A new method has been unveiled that could fundamentally change how we cool electronics. This isn't about new coolers or heatsinks, but a radically different solution integrated directly into the chip's architecture. As transistors are packed closer together, conventional cooling systems can't handle localized hot spots, especially in complex 3D chip stacks. The team of specialists found an unconventional way out by using one of nature's most effective heat conductors—diamond.
Serce ich innowacji polega na wzroście mikroskopijnej warstwy diamentu bezpośrednio na elemencie półprzewodnikowym, zamiast stosować ją wokół każdego tranzystora. Kluczowym przełomem było dostosowanie tego procesu do rzeczywistej produkcji. Wcześniej formowanie filmu diamentowego wymagało temperatur powyżej 1 000°C, co zniszczyłoby same tranzystory. Nowa technika obniża temperaturę wzrostu do 400°C, co jest bezpiecznym progiem dla nowoczesnych materiałów chipowych.
W testach z tranzystorami pracującymi w zakresie fal radiowych, temperatura w aktywnym gorącym punkcie spadła o 70°C. Symulacje komputerowe przewidziały jeszcze bardziej imponujący wynik—90% redukcji nagrzewania. Technologia już przyciągnęła uwagę głównych graczy w przemyśle półprzewodnikowym, w tym TSMC i Samsung. Pierwsze praktyczne zastosowania tej metody mają pojawić się już w 2027 roku.
To odkrycie otwiera drzwi do tworzenia bardziej wydajnych i kompaktowych urządzeń elektronicznych, w których chłodzenie nie jest już głównym czynnikiem ograniczającym. Warto zauważyć, że Mitsubishi Electric wcześniej wprowadziło tranzystor GaN-HEMT z wieloma ogniwami, połączony z podłożem z diamentu monokrystalicznego, ale ich podejście różni się od powyższego. Ich metoda polega na przeniesieniu gotowego tranzystora na stałą płytkę diamentową, zastępując standardowe podłoże. Głównym wyzwaniem tej techniki jest zarządzanie rozszerzalnością cieplną materiałów, aby zapobiec odkształceniom i uszkodzeniom strukturalnym.
Zastosowanie tego rodzaju zintegrowanego chłodzenia może dramatycznie obniżyć temperaturę pracy kluczowych komponentów. Umożliwia to rozwój bardziej wydajnej i kompaktowej elektroniki, która nie napotka ściany termicznej. Patrząc w przyszłość, oznacza to nie tylko wzrost wydajności procesorów i serwerów, ale także znaczące oszczędności energii. Kluczowe pytanie, które pozostaje, to jednak ostateczny koszt.