Vědci možná našli odpověď na menší a rychlejší čipy, které by mohly znamenat budoucnost procesorů, a tou odpovědí by mohlo být použití nanodrátů křemíku-28.
Ačkoli byla tato technologie zpočátku zamítnuta jako nepříliš účinná, další výzkum a vylepšení ukázaly, že materiál může být schopen vést teplo až o 150 % efektivněji.
Ve vyspělých procesorech a také v různém jiném počítačovém hardwaru (jako jsou grafické karty) může být teplo skutečným nepřítelem. Komponenty, které jsou příliš horké, nepodávají nejlepší výkon. Teplo také přispívá k opotřebení a v nejhorším případě může být katalyzátorem rozpadu součástí počítače. Většina výrobců proto věnuje velkou pozornost teplotám, ale čím jsou naše komponenty výkonnější, tím je těžší je udržet v chladu, aniž by byly enormně obrovské.
V procesorech je křemík přirozeným tepelným izolantem, ale jak poznamenal Tom’s Hardware, není to skvělý tepelný vodič. Jak jsou mikročipy s každou generací menší, ale stále jsou plné miliard tranzistorů, používání křemíku se stává složitějším.
Aby vědci s tímto problémem bojovali, pokračují ve výzkumu různých technologií, které mohou čipy zefektivnit, aniž by museli dělat kompromisy ve velikosti a tepelném zpracování. Podle článku publikovaného Lawrence Berkeley National Laboratory vědci možná našli klíč k lepší tepelné vodivosti v procesorech – pomocí purifikovaného křemíku-28 (Si-28).
Přírodní křemík lze rozdělit na tři izotopy: křemík-28, křemík-29 a křemík-30. První ze tří, Si-28, tvoří asi 92 % veškerého přírodního křemíku a je často vybírán jako nejlepší tepelný vodič při čištění. Po vyčištění se jeho tepelně vodivé schopnosti zvětší asi o 10 %. I když 10% zisk není příliš ošuntělý, až dosud to nebylo považováno za užitečné, když se vědci zapojení do tohoto projektu znovu podívali na křemík-28.
Na první pohled se nic nezměnilo – vědci byli schopni potvrdit, že čištěný Si-28 poskytuje pouze 10% zlepšení oproti přírodnímu křemíku. Když se však snížili na použití 90nm nanodrátů, což je asi tisíckrát než pramen lidských vlasů, výsledky byly exponenciálně lepší. Použití 90nm nanodrátů Si-28 ukázalo 150% zlepšení tepelné vodivosti, což daleko předčilo očekávání vědců.
"Očekávali jsme, že z použití izotopicky čistého materiálu pro vedení tepla nanovláknem uvidíme pouze přírůstkový přínos - něco kolem 20%," řekl Junqiao Wu, jeden z vědců zapojených do projektu. Představte si to překvapení, když se ukázalo, že přínos je až 150 % namísto 20 %, o které usilovali.
Za tím je dlouhé technické vysvětlení, proč tomu tak bylo, ale zjednodušeně řečeno, nový materiál byl schopen snížit dva mechanismy, které dříve blokovaly část tepelné vodivosti poskytované Si-28. Pokud se chcete dozvědět, jak přesně to funguje, nezapomeňte se ponořit hlouběji do článku v původním zdroji.
Co znamenají tyto nové, výrazně vylepšené křemíkové nanodrátky pro vedení tepla pro nás ostatní, kteří jsme spíše koncovými uživateli než vědci? Mohl by to být další krok na nikdy nekončící cestě směrem k menším, ale hustším čipům. Pokud bude možné dosáhnout mnohem lepších teplot, mohlo by to budoucím výrobcům čipů umožnit dosáhnout nové úrovně výkonu, aniž by se museli tolik starat o teploty svého hardwaru.
Přestože vědci chtějí pokračovat ve výzkumu nanodrátů Si-28 se zaměřením na řízení vedení tepla, není to tak snadné. V současné době je k testování nedostatek čištěného křemíku-28. Pokud se podaří získat více materiálu a další výzkum se ukáže jako plodný, není vůbec nepravděpodobné, že si tato technologie najde cestu do budoucích čipů.
