Chinesisches Forschungsteam verbessert Wärmeabfuhr von Chips und steigert Leistung

Ein Forschungsteam aus China hat einen bedeutenden Fortschritt in der Halbleitertechnologie erzielt, indem es eine neue Methode zur Verbesserung der Wärmeabfuhr von Chips entwickelt hat. Diese Technik steigert nicht nur die Effizienz, sondern setzt auch neue Rekorde in der Mikrowellenleistung, wie am Freitag berichtet wurde.

Forschungsleiter Hao Yue und Professor Zhang Jincheng von der Xidian-Universität haben innovative Ansätze zur Umwandlung raue, inselartige Oberflächen in atomar glatte Filme entwickelt. Diese Entwicklung stellt einen entscheidenden Fortschritt dar, um die Wärmeableitung von Chips und die Geräteperformance erheblich zu steigern.

Ein zentrales Problem in der Chip-Herstellung ist die langanhaltende Herausforderung, dass inselartige Grenzflächen zwischen verschiedenen Materialschichten den Wärmetransport behindern. Laut dem Bericht wird dies als kritischer Engpass für die Verbesserung der Geräteleistung betrachtet.

Professor Zhang, der auch Vizepräsident der Xidian-Universität ist, betonte, dass die unebene Oberfläche der Keimbildungsschicht in herkömmlichen Halbleiterchips die Wärmeabfuhr signifikant einschränkt. Dies führt zu thermischen Hotspots, die die Chip-Leistung beeinträchtigen und potenziell Geräte schädigen können.

Das Forschungsteam hat eine Technik entwickelt, die eine zuvor zufällige Wachstumsstruktur in ein präzises, steuerbares und gleichmäßiges Wachstum umwandelt. Experimente haben gezeigt, dass der thermische Widerstand der neuen Grenzflächenstruktur nur ein Drittel des Widerstands herkömmlicher Designs beträgt.

Durch diese neue Technik konnten Mikrowellenleistungsgeräte aus Gallium-Nitrid erzielt werden, die signifikante Ausgangsleistungsdichten, weit über die vorherigen internationalen Rekorde, erreichen. Diese Fortschritte ermöglichen es, mit der gleichen Chipfläche größere Erfassungsreichweiten zu erzielen, was die Effizienz von Kommunikationsbasisstationen erhöht.

Die Technologie hat weitreichende Implikationen, die über einfache Leistungssteigerungen hinausgehen. Sie adressiert eine häufige Herausforderung in der Wärmeabfuhr sowohl bei Dritt- als auch Viertgenerations-Halbleitern und legt damit eine Grundlage für zukünftige Technologien wie 5G und Satelliten-Internet.

Zhou Hong, Professor an der Xidian-Universität und Mitglied des Forschungsteams, äußerte, dass zukünftige mobile Geräte möglicherweise eine verbesserte Signalabdeckung und längere Akkulaufzeiten bieten könnten. Das Team plant zudem, Materialien mit noch höherer Wärmeleitfähigkeit zu erkunden, um die Leistungsaufnahme von Geräten erheblich zu steigern.