زومیت |
1 سال پیش

سیم های سیلیکونی در مقیاس نانو تحولی بزرگ در کاهش دمای پردازنده ها زومیت

سیم‌های سیلیکونی در مقیاس نانو؛ تحولی بزرگ در کاهش دمای پردازنده‌ها

سیم‌های سیلیکونی در مقیاس نانو؛ تحولی بزرگ در کاهش دمای پردازنده‌ها

استفاده از سیم‌های سیلیکونی می‌تواند تا ۱۵۰ درصد عملکرد بهتری در کنترل دما داشته باشد.

طبق مقاله‌ای کهآزمایشگاه ملی لارنس برکلیمنتشر کرده است، دانشمندان موفق شده‌اند ماده‌ای کشف کنند که با استفاده از آن می‌توان تا ۱۵۰ درصد هدایت گرمای مؤثرتری را در پردازنده‌ها پیشرفته‌ی کامپیوتری شاهد بود. گرمای تولید‌شده‌ی پردازنده یکی از عوامل تأثیرگذار بر کاهش عملکرد آن است و خودِ سیلیکون نیز با ایفای نقش به‌عنوان عایقی طبیعی، به مانعی برای خنک‌سازی پردازنده تبدیل می‌شود. با وجود فناوری سیم‌های سیلیکونی در مقیاس نانو، امید می‌رود تا با ایجاد تغییرات کوچک، در آینده تراشه‌هایی کوچک‌تر و سریع‌تر و خنک‌تر تولید شوند.

مقاله‌ی مرتبط:

سیلیکون ارزان است و به‌وفور یافت می‌شود؛ اما در‌زمینه انتقال گرما به‌شدت ضعیف است. برای تراشه‌هایی که در اندازه‌ای بسیار کوچک چندین‌و‌چند میلیارد ترانزیستور را جای داده‌اند که هریک مقدار مشخصی از جریان الکتریکی را از خود منتقل می‌کنند، دما مشکل بزرگی تلقی خواهد شد. سیلیکون طبیعی از سه ایزوتوپ تشکیل شده است: ۱. سیلیکون-۲۸؛ ۲. سیلیکون-۲۹؛ ۳. سیلیکون-۳۰.

سیلیکون-۲۸ به‌دلیل فراوانی زیاد نزدیک به ۹۲ درصد از سیلیکون‌های طبیعی را تشکیل می‌دهد. علاوه‌براین، سیلیکون-۲۸ یا Si-28 مدت زیادی به‌عنوان بهترین انتقال‌دهنده گرما شناخته می‌شود که اگر فرایند خالص‌سازی را طی کند، تا ۱۰ درصد عملکرد بهتری درمقایسه‌با نمونه‌ی طبیعی خواهد داشت. باوجوداین تا‌به‌امروز، دانشمندان به اهمیت استفاده از سیلیکون-۲۸ پی نبرده بودند.

گاهی فناوری‌ها ارزش بررسی و ارزیابی مجدد را دارند تا از دلِ آن‌ها یافته‌ها و موقعیت‌های مهم جدیدی کشف شود؛ اتفاقی که به‌نظر می‌رسد در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی رخ داده است. به‌طور خلاصه دانشمندان تصمیم گرفته‌اند سیم‌هایی در ابعاد نانو تولید کنند که در آن از سیلیکون-۲۸ خالص‌سازی‌شده استفاده شده است.

تصویری از Junqiao Wu و Joel Ager دو دانشمند فعال در زمینه طراحی پردازنده

در ابتدا، تصور می‌شد که سیلیکون-۲۸ خالص‌سازی‌شده، تنها ۱۰ درصد درزمینه‌ی انتقال حرارت از سیلیکون-۲۸ طبیعی بهتر عمل می‌کند. این باور تا زمان استفاده از سیم‌هایی با ضخامت ۱ میلی‌متر پابرجا بود و حتی از ابتدای متن نیز تصورمان همین بود. باوجوداین، وقتی برای آزمایش از سیم‌های ۹۰ نانومتری ساخته‌شده از سیلیکون-۲۸ (هزار برابر نازک‌تر از موی انسان‌) استفاده شد، دانشمندان افزایش عملکردی ۱۵۰ درصدی را مشاهده کردند! این اتفاق باعث تعجب دانشمندان شد؛ چراکه آنان تنها بهبودی ۱۰ تا ۲۰ درصدی را انتظار داشتند.

در تحقیقات بعدی، دو اصل اساسی برای چنین واکنشی ازجانب سیم‌های سیلیکون-۲۸ در ابعاد نانو مطرح شد: ۱. سطح براق سیم‌ها سبب می‌شود تا مشکلات پریشانی و فرار فونون‌های موجود در سیم‌های سیلیکون طبیعی در سیم سیلیکون-۲۸ وجود نداشته باشد؛ ۲. لایه‌ای طبیعی از SiO2 روی سطح سیم‌های سیلیکون-۲۸ است که سبب می‌شود فونون‌ها برای انتقال دما هدفمند شوند. به‌زبان ساده‌تر، دو مانع اصلی برای انتقال گرمای پردازنده به‌وسیله فونون‌ها با تغییر ماده‌ی تشکیل‌دهنده از میان برداشته شدند.

طرح‌هایی که سامسونگ برای به‌تصویر کشیدن عملکرد معماری پردازنده‌ها شامل GAA FET منتشر کرده است

برتری ۱۵۰ درصدی سیم‌های سیلیکونی در‌زمینه‌ی انتقال گرما چه استفاده‌ای در صنعت پردازنده‌ها خواهد داشت؟ درحال‌حاضر، شرکت‌هایی مانند سامسونگ مشغول کار روی طرح‌هایی هستند که در آن از سیم‌های سیلیکونی در ابعاد نانومتر استفاده می‌شود. در معماری Gate-All-Around Field Effect Transistor (به‌اختصار GAA-FET) سیم‌های سیلیکونی به‌صورت انباشته روی‌هم قرار می‌گیرند تا عمل انتقال الکتریکی را انجام دهند؛ اما همچنان فاکتور گرما مشکلاتی را در پیاده‌سازی این معماری ایجاد می‌کند. از‌این‌رو، اگر استفاده از سیلیکون-۲۸ برای ساخت سیم‌های نانو رایج شود، یکی از مشکلات بزرگ طراحان از سر راه آن‌ها برداشته خواهد شد.

مقاله‌های مرتبط:

به‌نظر می‌رسد تیمی که در حال تحقیق روی سیم‌های Si-28 است، بیشتر به کنترل انتقال حرارت در این سیم‌ها علاقه دارد تا اندازه‌گیری آن‌ها. همچنین، در مقاله منبع آمده است که در‌حال‌حاضر سیلیکون-۲۸ خالص‌سازی‌شده برای بررسی‌های بیشتر وجود ندارد و آن‌ها نمونه‌های استفاده‌شده در این آزمایش را نیز از کارخانه تولید ایزوتوپی به‌دست آورده‌اند که در زمان شوروی در حال فعالیت بود!

اگر مزایای استفاده از سیلیکون-۲۸ به همان خوبی باشد که در گزارش‌ها آمده است، تولیدکنندگان پالایش Si-28 را باید مجدداً از سر بگیرند. باتوجه‌‌به سختی موجود برای کاهش مقیاس تکنولوژی پردازنده‌ها، حتی بهبودی ۵۰ درصدی نیز دلیلی کافی برای استفاده از سیلیکون جدید خواهد بود.

لوگوی تلگرام

باکانال تلگرام زومیت، آخرین اخبار فناوری و علمی را سریع‌تر از همیشه دنبال کنید.



#‌فناوری #‌تکنولوژی #‌علمی منبع: زومیت

بیشتر...


تبلیغات

تبلیغات

مطالب مرتبط

لامبورگینی جدیدترین خودروسازی است که هویت سازمانی خود را با معرفی لوگوی به روز شده تغییر داده است. شما این گاو خشمگین اصلاح شده را به زودی در خودروهای این شرکت نیز خواهید دید.

16 ساعت پیش

ایلان ماسک، مدیر اجرایی تسلا مدت‌هاست که به شدت با ایده تبلیغات سنتی مخالف بوده است. موضع ضد تبلیغاتی او میلیاردها دلار برای شرکت صرفه جویی کرده و از سوی بسیاری به عنوان یک ضربه بزرگ تلقی شده است.

17 ساعت پیش

سیاه‌چاله مرکزی کهکشان راه شیری جرمی حدود ۴.۳ میلیون برابر خورشید دارد و یک سیاه‌چاله فعال است.

دیروز

هیچ شکی در جاه‌طلب بودن سم آلتمن نیست؛ اما تلاش‌های اخیر او برای جمع‌آوری کمک‌های مالی، حتی ریسک‌پذیرترین سرمایه‌گذاران را نیز به تعجب واداشته است.

1 ساعت پیش

گروه جدیدی از ماهواره‌های «استارلینک» شرکت «اسپیس‌ایکس» قرار بود روز پنجشنبه ۲۸ مارس از کالیفرنیا پرتاب شوند اما این پرتاب یک روز به تعویق افتاد.

2 ساعت پیش

هیوندای از جزئیات مربوط به توسان جدید موجود در آمریکای شمالی پرده‌برداری کرد. طراحی و ویژگی‌های بیرونی و داخلی با مدل جهانی مطابقت دارد. زیر پوسته توسان جدید، قدرت بیشتری برای تریم‌های هیبریدی و پلاگین هیبریدی وجود دارد.

20 ساعت پیش

بریف بی-۲۰۰ آلت‌ایر (Beriev Be-200 Altair) یک هواپیمای جت آبی-خاکی است که توسط شرکت هواپیماسازی بریف در روسیه طراحی و ساخته شده است.

5 ساعت پیش

شرکت‌های تایوانی بازار سرورهای هوش مصنوعی را قبضه کرده‌اند و حدود ۹۰ درصد از تولیدات این حوزه در تایوان انجام می‌شود.

6 ساعت پیش

دانشمندان با استفاده از دی‌ان‌ای باستانی به دست آمده از بقایای یک امپراتور چینی قرن ششم که در دوران تاریکی این کشور حکومت می‌کرد، توانسته‌اند تصویری از ظاهر احتمالی او به دست آورند.

1 ساعت پیش

بیشتر...