Diese superintelligente Technologie könnte die CPU-Wärme um 150 % senken

Wissenschaftler haben möglicherweise die Antwort auf kleinere und schnellere Chips gefunden, die die Zukunft von Prozessoren einläuten könnten, und diese Antwort könnte die Verwendung von Silizium-28-Nanodrähten sein.

Obwohl die Technologie zunächst als nicht sehr effektiv abgetan wurde, zeigten weitere Untersuchungen und Optimierungen, dass das Material Wärme bis zu 150 % effizienter leiten kann.

In fortschrittlichen Prozessoren sowie verschiedener anderer Computerhardware (z. B. Grafikkarten ) kann Hitze ein echter Feind sein. Komponenten, die zu heiß laufen, bringen nicht ihre beste Leistung. Hitze trägt auch zum Verschleiß bei und kann im schlimmsten Fall der Katalysator für den Ausfall Ihrer PC-Teile sein. Daher achten die meisten Hersteller sehr auf die Thermik, aber je leistungsfähiger unsere Komponenten werden, desto schwieriger wird es, sie kühl zu halten, ohne sie enorm groß zu machen.

In Prozessoren ist Silizium ein natürlicher Wärmeisolator, aber wie von Tom's Hardware angemerkt, ist es kein großartiger Wärmeleiter. Da Mikrochips mit jeder Generation kleiner werden, aber immer noch voller Milliarden von Transistoren sind, wird die Verwendung von Silizium schwieriger.

Um dieses Problem zu bekämpfen, erforschen Wissenschaftler weiterhin verschiedene Technologien, die Chips effizienter machen können, ohne Kompromisse bei Größe und Thermik eingehen zu müssen. Laut einem vom Lawrence Berkeley National Laboratory veröffentlichten Artikel haben Wissenschaftler möglicherweise den Schlüssel zu einer besseren Wärmeleitfähigkeit in Prozessoren gefunden – unter Verwendung von gereinigtem Silizium-28 (Si-28).

Natürliches Silizium kann in drei Isotope zerlegt werden: Silizium-28, Silizium-29 und Silizium-30. Das erste der drei, Si-28, macht etwa 92 % des gesamten natürlichen Siliziums aus und wird oft als der beste Wärmeleiter gewählt, wenn es gereinigt wird. Nach der Reinigung nehmen seine Wärmeleitfähigkeiten um etwa 10 % zu. Ein Zuwachs von 10 % ist zwar nicht zu verachten, wurde aber bisher nicht als lohnend angesehen, als die an diesem Projekt beteiligten Wissenschaftler sich Silizium-28 noch einmal genauer ansahen.

Auf den ersten Blick hat sich nichts geändert – die Forscher konnten bestätigen, dass gereinigtes Si-28 nur eine 10-prozentige Verbesserung gegenüber natürlichem Silizium lieferte. Als sie jedoch auf die Verwendung von 90-nm-Nanodrähten herunterskalierten, die etwa tausendmal so groß sind wie eine menschliche Haarsträhne, waren die Ergebnisse exponentiell besser. Die Verwendung von 90-nm-Si-28-Nanodrähten zeigte eine 150-prozentige Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und übertraf damit die Erwartungen der Wissenschaftler bei weitem.

„Wir erwarteten nur einen inkrementellen Nutzen – etwa 20 % – der Verwendung von isotopenreinem Material für die Wärmeleitung von Nanodrähten“, sagte Junqiao Wu, einer der an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler. Stellen Sie sich die Überraschung vor, als sich herausstellte, dass der Nutzen 150 % statt der angestrebten 20 % betrug.

Es gibt eine lange technische Erklärung dafür, warum das so war, aber um es einfacher auszudrücken, das neue Material war in der Lage, zwei Mechanismen zu reduzieren, die zuvor einen Teil der Wärmeleitfähigkeit von Si-28 blockierten. Stellen Sie sicher, dass Sie tiefer in den Artikel an der Originalquelle eintauchen, wenn Sie genau erfahren möchten, wie es funktioniert.

Was bedeuten diese neuen, erheblich verbesserten wärmeleitenden Silizium-Nanodrähte für den Rest von uns, die eher Endverbraucher als Wissenschaftler sind? Es könnte der nächste Schritt auf dem nie endenden Weg zu kleineren, aber dichteren Chips sein. Wenn die Thermik so viel besser gemacht werden kann, könnte dies zukünftigen Chipherstellern ermöglichen, neue Leistungsniveaus zu erreichen, ohne sich so viele Gedanken über die Temperaturen ihrer Hardware machen zu müssen.

Die Wissenschaftler wollen zwar weiter an Si-28-Nanodrähten forschen und sich dabei auf die Kontrolle der Wärmeleitung konzentrieren, aber das ist nicht so einfach. Wie es jetzt aussieht, gibt es einen Mangel an gereinigtem Silizium-28, das für Tests verfügbar ist. Wenn mehr Material beschafft werden kann und sich weitere Forschungen als fruchtbar erweisen, ist es nicht unwahrscheinlich, dass diese Technologie ihren Weg in zukünftige Chips findet.