この超スマートな技術により、CPUの熱を150%削減できます

科学者は、プロセッサの将来の到来を告げる可能性のある、より小さくより高速なチップへの答えを見つけたかもしれません。その答えは、シリコン28ナノワイヤを使用することかもしれません。

この技術は当初、あまり効果的ではなかったとして却下されましたが、さらなる研究と調整により、材料が最大150%効率的に熱を伝導できる可能性があることが示されました。

シリコン28ナノワイヤーの顕微鏡画像。
ローレンスバークレー国立研究所

高度なプロセッサやその他のさまざまなコンピュータハードウェア(グラフィックカードなど)では、熱が真の敵になる可能性があります。動作が熱すぎるコンポーネントは、最高のパフォーマンスを発揮しません。熱も摩耗の原因となり、最悪の場合、PC部品の故障のきっかけとなる可能性があります。そのため、ほとんどのメーカーはサーマルに多くの注意を払っていますが、コンポーネントが強力になるほど、コンポーネントを非常に大きくせずに冷却するのは難しくなります。

プロセッサでは、シリコンは自然の断熱材ですが、 トムのハードウェアが指摘しているように、シリコンは優れた熱伝導体ではありません。マイクロチップは世代を重ねるごとに小さくなりますが、それでも数十億個のトランジスタが詰め込まれているため、シリコンの使用は難しくなります。

この問題に対処するために、科学者たちは、サイズや熱を妥協することなく、チップをより効率的にすることができるさまざまな技術の研究を続けています。ローレンスバークレー国立研究所が発表した記事によると、科学者は、精製されたシリコン28(Si-28)を使用して、プロセッサの熱伝導率を向上させるための鍵を見つけた可能性があります。

天然シリコンは、シリコン28、シリコン29、シリコン30の3つの同位体に分解できます。 3つのうちの最初のSi-28は、すべての天然シリコンの約92%を占めており、精製時に最良の熱伝導体として選択されることがよくあります。浄化されると、その熱伝導能力は約10%向上します。 10%の増加はそれほど粗末ではありませんが、このプロジェクトに関与する科学者がシリコン28をもう一度詳しく調べたとき、これまで価値があるとは考えられていませんでした。

一見したところ、何も変わっていません。研究者たちは、精製されたSi-28が天然シリコンに比べてわずか10%の改善しか提供していないことを確認できました。しかし、人間の髪の毛の約1000倍である90nmナノワイヤーを使用するようにスケールダウンすると、結果は飛躍的に向上しました。 90nm Si-28ナノワイヤーを使用すると、熱伝導率が150%向上し、科学者の期待をはるかに上回りました。

ジュンチャオ・ウーとジョエル・エイガー。
JunqiaoWuとJoelAger、シリコン28ナノワイヤーの開発に携わった科学者。 カリフォルニア大学バークレー校

プロジェクトに関与した科学者の1人であるJunqiaoWuは、次のように述べています。利益が彼らが目指していた20%ではなく150%にもなることが判明したときの驚きを想像してみてください。

その理由の背後には長い技術的説明がありますが、簡単に言えば、新しい材料は、以前はSi-28によって提供された熱伝導率の一部をブロックしていた2つのメカニズムを減らすことができました。正確にどのように機能するかを知りたい場合は、元のソースの記事をさらに深く掘り下げてください。

科学者ではなくエンドユーザーである私たちの残りの人々にとって、これらの新しく大幅に改善された熱伝導シリコンナノワイヤーは何を意味するのでしょうか?これは、より小さく、より高密度のチップへの終わりのない道の次のステップになる可能性があります。サーマルを大幅に改善できれば、将来のチップメーカーはハードウェアの温度をそれほど気にすることなく、新しいレベルのパフォーマンスに到達できる可能性があります。

科学者たちは、熱伝導の制御に焦点を当てて、Si-28ナノワイヤーの研究を続けたいと考えていますが、それはそれほど簡単ではありません。現在のところ、テストに利用できる精製されたシリコン28が不足しています。より多くの資料を入手でき、さらなる研究が実を結ぶことが証明されれば、この技術が将来のチップに道を開く可能性はまったくありません。