Wissenschaftler haben möglicherweise die Antwort auf kleinere und schnellere Chips gefunden, die die Zukunft der Prozessoren einläuten könnten, und diese Antwort könnte in der Verwendung von Silizium-28-Nanodrähten liegen.
Obwohl die Technologie zunächst als nicht sehr effektiv abgetan wurde, zeigten weitere Untersuchungen und Optimierungen, dass das Material möglicherweise in der Lage ist, Wärme um bis zu 150 % effizienter zu leiten.
In fortschrittlichen Prozessoren sowie verschiedener anderer Computerhardware (wie z Grafikkarten) kann Hitze ein echter Feind sein. Komponenten, die zu heiß laufen, bringen nicht die beste Leistung. Hitze trägt auch zum Verschleiß bei und kann im schlimmsten Fall der Auslöser für den Ausfall Ihrer PC-Teile sein. Daher legen die meisten Hersteller großen Wert auf die Thermik, aber je leistungsfähiger unsere Komponenten werden, desto schwieriger ist es, sie kühl zu halten, ohne sie enorm groß zu machen.
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In Prozessoren ist Silizium ein natürlicher Wärmeisolator, aber wie bereits erwähnt Toms Hardware, es ist kein guter Wärmeleiter. Da Mikrochips mit jeder Generation kleiner werden, aber immer noch mit Milliarden von Transistoren gefüllt sind, wird die Verwendung von Silizium immer schwieriger.
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Um dieses Problem zu bekämpfen, forschen Wissenschaftler weiterhin an verschiedenen 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 – mithilfe 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 Elemente, Si-28, macht etwa 92 % des gesamten natürlichen Siliziums aus und wird im gereinigten Zustand oft als bester Wärmeleiter ausgewählt. Nach der Reinigung erhöht sich seine Wärmeleitfähigkeit um etwa 10 %. Ein Zuwachs von 10 % ist zwar nicht allzu schlecht, wurde aber bisher nicht als lohnenswert erachtet, als die an diesem Projekt beteiligten Wissenschaftler sich Silizium-28 noch einmal genauer unter die Lupe nahmen.
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 zurückgingen, 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 Wärmeleitung und übertraf damit die Erwartungen der Wissenschaftler bei weitem.
„Wir erwarteten nur einen zusätzlichen Nutzen – etwa 20 % – durch die Verwendung isotopenreiner Substanz Material für die Wärmeleitung von Nanodrähten“, sagte Junqiao Wu, einer der daran beteiligten Wissenschaftler Projekt. Stellen Sie sich die Überraschung vor, als sich herausstellte, dass der Nutzen statt der angestrebten 20 % sogar 150 % betrug.
Es gibt eine lange technische Erklärung dafür, warum das so war, aber um es einfacher auszudrücken: das Neue Das Material konnte zwei Mechanismen reduzieren, die zuvor einen Teil der von ihm bereitgestellten Wärmeleitfähigkeit blockierten Si-28. Stellen Sie sicher, dass Sie tiefer in die Materie eintauchen Artikel an der Originalquelle wenn Sie genau erfahren möchten, wie es funktioniert.
Was bedeuten diese neuen, deutlich verbesserten wärmeleitenden Silizium-Nanodrähte für den Rest von uns, die wir Endnutzer und nicht 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 künftigen Chipherstellern ermöglichen, neue Leistungsniveaus zu erreichen, ohne sich so viele Gedanken über die Temperaturen ihrer Hardware machen zu müssen.
Obwohl die Wissenschaftler weiterhin an Si-28-Nanodrähten forschen und sich dabei auf die Steuerung der Wärmeleitung konzentrieren wollen, ist dies nicht so einfach. Derzeit besteht ein Mangel an gereinigtem Silizium-28, das für Tests verfügbar ist. Wenn mehr Material beschafft werden kann und sich weitere Forschung als fruchtbar erweist, ist es nicht unwahrscheinlich, dass diese Technologie in zukünftige Chips Einzug hält.
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