Sắp có vật liệu mới thay thế silicon trong sản xuất chip với khả năng tản nhiệt ưu việt tên là "Cubic boron arsenide". Bạn hoàn toàn có thể "bào" máy tính thả ga mà không lo nóng máy, tạm biệt hiện tượng "nghẽn cổ chai".
Silicon (không phải silicone đâu nhé) đã là thành phần cố hữu trong ngành công nghiệp chip điện tử. Với đặc tính bán dẫn, dễ khai thác và giá thành phải chăng, nghiễm nhiên chất bán dẫn này là chìa khoá cho hầu hết các loại vi xử lý trên thị trường. Có thể nói không có silicon sẽ không có nền công nghệ thông tin phát triển như hiện tại. Nhưng vật liệu bán dẫn này cũng có nhược điểm của riêng nó và cần được thay thế để thúc đẩy nhiều hơn sự phát triển của công nghệ.
Sơ lược về vật liệu mới
Cubic Boron Arsenide hay còn gọi là Boron Arsenide dạng khối, một hợp chất hóa học được kết hợp từ nguyên tố hoá học Boron và Arsen. Đây là một hợp chất bán dẫn có khả năng dẫn truyền nhiệt ưu việt hơn 10 lần so với silicon thông thường. Theo một nghiên cứu từ tạp chí khoa học Science, Boron Arsenide dạng khối là vật liệu có khả năng dẫn truyền nhiệt đứng thứ ba, chỉ sau kim cương và sotopically enriched cubic boron nitride (một hợp chất cũng có thành phần boron).
Hợp chất này có cơ chế thích hợp và tối ưu cho các lỗ trống điện từ và electron để chúng có thể thay phiên nhau đổi chỗ nhanh hơn, dẫn đến tăng độ linh động điện (Electrical Mobility) cao hơn so với Silicon thông thường, kết hợp cùng với độ nhạy nhiệt thấp, đây được hứa hẹn là một "siêu vật liệu" cho ngành chip trong tương lai.
Chung quy lại, về mặt hiệu năng dẫn truyền nhiệt, Cubic Boron Arsenide hoàn toàn có thể cho Silicon "hít khói". Tuy nhiên để được sản xuất và áp dụng đại trà thì không chỉ đơn giản như vậy. Để thương mại hoá được Cubic Boron Arsenide, khả năng sản xuất cũng như chi phí khai thác cũng cần phải rẻ như Silicon.
Theo các nhà nghiên cứu, cần nhiều thời gian cũng như công sức sản xuất thực nghiệm để chứng minh liệu vật liệu này có thể xuất hiện đại trà trên các vi xử lý. Ở hiện tại, hợp chất bán dẫn Cubic Boron Arsenide sẽ được các chuyên gia thử nghiệm trong các trường hợp được xem là "phù hợp nhất với thế mạnh mà nó mang lại".
Cubic Boron Arsenide không phải vật liệu duy nhất
Ngoài Cubic Boron Arsenide, đã từng có một vật liệu khác được cho rằng có thể thay thế được silicon mà có lẽ bạn đã từng nghe qua - Graphene. Đây có thể được xem là vật liệu được "lăng xê" nhiều nhất bởi giới công nghệ bởi khả năng ưu việt mà nó mang lại, có thể áp dụng để làm áo giáp, vỏ điện thoại, cho đến sản xuất pin điện thoại và vi mạch, quá là siêu, nhưng mãi chả thấy ở ngoài đời.
Cùng tác giả với Cubic Boron Arsenide, các nhà khoa học tại MIT kết hợp với đại học Harvard đã sử dụng graphene dạng cấu trúc nano (graphene nanoribbons) để sử dụng như một chất bán dẫn. Tuy nhiên có lẽ bởi sự tốn kém của việc chế tạo graphene cũng như khai thác thành dạng cấu trúc nano lại còn tốn kém hơn nhiều.
Ngoài ra còn một loại vật liệu khác được chế tác từ silicon cũng đã và đang được ứng dụng trong công nghệ xe điện: silicon carbide (SiC). Thay vì silicon, SiC được sử dụng trong công nghệ xe hơi bởi khả năng tản nhiệt của chúng cao hơn silicon thông thường lên đến 3 lần, thích hợp trang bị cho các loại phương tiện di chuyển bằng điện vốn hoạt động ở rất nhiều môi trường khác nhau từ lạnh như Canada hay nóng như mùa hè Hà Nội. Dẫu có khả năng tản nhiệt tốt nhưng độ linh động điện lại thấp hơn nhiều so với silicon, nên vật liệu SiC không được "chọn mặt gửi vàng" cho những con chip trên máy tính hay thiết bị cần tay.
Ngoài ra còn có một vật liệu khác đã được áp dụng ngoài đời là GaN - Gallium Arsenide đã và đang có mặt trên nhiều củ sạc siêu nhỏ công suất siêu to. Vật liệu GaN mang lại lợi thế dẫn truyền nhiệt tốt hơn, khả năng linh động điện, tạo điều kiện cho các nhà sản xuất đem các linh kiện lại gần nhau hơn mà không sợ quá nhiệt. Tuy nhiên, GaN dù là chất bán dẫn nhưng lại có vấn đề trong cơ chế bật tắt khi áp dụng vào bóng bán dẫn, và để giải quyết vấn đề này thì cần rất nhiều kinh phí, làm đội giá thành của quá trình sản xuất chip.
Silicon rồi cũng sẽ đến mức giới hạn về tiềm năng khai thác và khả năng phát triển chip. Cubic Boron Arsenide được xem là một ứng cử viên sáng giá để thay thế silicon với khả năng dẫn truyền nhiệt tốt cùng với tính linh động điện cao. Hy vọng một ngày nào đó Cubic Boron Arsenide sẽ được sử dụng rộng rãi dưới một cái tên dễ đọc hơn.
Sơ lược về vật liệu mới
Cubic Boron Arsenide hay còn gọi là Boron Arsenide dạng khối, một hợp chất hóa học được kết hợp từ nguyên tố hoá học Boron và Arsen. Đây là một hợp chất bán dẫn có khả năng dẫn truyền nhiệt ưu việt hơn 10 lần so với silicon thông thường. Theo một nghiên cứu từ tạp chí khoa học Science, Boron Arsenide dạng khối là vật liệu có khả năng dẫn truyền nhiệt đứng thứ ba, chỉ sau kim cương và sotopically enriched cubic boron nitride (một hợp chất cũng có thành phần boron).
Hợp chất này có cơ chế thích hợp và tối ưu cho các lỗ trống điện từ và electron để chúng có thể thay phiên nhau đổi chỗ nhanh hơn, dẫn đến tăng độ linh động điện (Electrical Mobility) cao hơn so với Silicon thông thường, kết hợp cùng với độ nhạy nhiệt thấp, đây được hứa hẹn là một "siêu vật liệu" cho ngành chip trong tương lai.
Chung quy lại, về mặt hiệu năng dẫn truyền nhiệt, Cubic Boron Arsenide hoàn toàn có thể cho Silicon "hít khói". Tuy nhiên để được sản xuất và áp dụng đại trà thì không chỉ đơn giản như vậy. Để thương mại hoá được Cubic Boron Arsenide, khả năng sản xuất cũng như chi phí khai thác cũng cần phải rẻ như Silicon.
Theo các nhà nghiên cứu, cần nhiều thời gian cũng như công sức sản xuất thực nghiệm để chứng minh liệu vật liệu này có thể xuất hiện đại trà trên các vi xử lý. Ở hiện tại, hợp chất bán dẫn Cubic Boron Arsenide sẽ được các chuyên gia thử nghiệm trong các trường hợp được xem là "phù hợp nhất với thế mạnh mà nó mang lại".
Cubic Boron Arsenide không phải vật liệu duy nhất
Ngoài Cubic Boron Arsenide, đã từng có một vật liệu khác được cho rằng có thể thay thế được silicon mà có lẽ bạn đã từng nghe qua - Graphene. Đây có thể được xem là vật liệu được "lăng xê" nhiều nhất bởi giới công nghệ bởi khả năng ưu việt mà nó mang lại, có thể áp dụng để làm áo giáp, vỏ điện thoại, cho đến sản xuất pin điện thoại và vi mạch, quá là siêu, nhưng mãi chả thấy ở ngoài đời.
Cùng tác giả với Cubic Boron Arsenide, các nhà khoa học tại MIT kết hợp với đại học Harvard đã sử dụng graphene dạng cấu trúc nano (graphene nanoribbons) để sử dụng như một chất bán dẫn. Tuy nhiên có lẽ bởi sự tốn kém của việc chế tạo graphene cũng như khai thác thành dạng cấu trúc nano lại còn tốn kém hơn nhiều.
Ngoài ra còn một loại vật liệu khác được chế tác từ silicon cũng đã và đang được ứng dụng trong công nghệ xe điện: silicon carbide (SiC). Thay vì silicon, SiC được sử dụng trong công nghệ xe hơi bởi khả năng tản nhiệt của chúng cao hơn silicon thông thường lên đến 3 lần, thích hợp trang bị cho các loại phương tiện di chuyển bằng điện vốn hoạt động ở rất nhiều môi trường khác nhau từ lạnh như Canada hay nóng như mùa hè Hà Nội. Dẫu có khả năng tản nhiệt tốt nhưng độ linh động điện lại thấp hơn nhiều so với silicon, nên vật liệu SiC không được "chọn mặt gửi vàng" cho những con chip trên máy tính hay thiết bị cần tay.
Ngoài ra còn có một vật liệu khác đã được áp dụng ngoài đời là GaN - Gallium Arsenide đã và đang có mặt trên nhiều củ sạc siêu nhỏ công suất siêu to. Vật liệu GaN mang lại lợi thế dẫn truyền nhiệt tốt hơn, khả năng linh động điện, tạo điều kiện cho các nhà sản xuất đem các linh kiện lại gần nhau hơn mà không sợ quá nhiệt. Tuy nhiên, GaN dù là chất bán dẫn nhưng lại có vấn đề trong cơ chế bật tắt khi áp dụng vào bóng bán dẫn, và để giải quyết vấn đề này thì cần rất nhiều kinh phí, làm đội giá thành của quá trình sản xuất chip.
Silicon rồi cũng sẽ đến mức giới hạn về tiềm năng khai thác và khả năng phát triển chip. Cubic Boron Arsenide được xem là một ứng cử viên sáng giá để thay thế silicon với khả năng dẫn truyền nhiệt tốt cùng với tính linh động điện cao. Hy vọng một ngày nào đó Cubic Boron Arsenide sẽ được sử dụng rộng rãi dưới một cái tên dễ đọc hơn.
- Xem thêm các bài viết chuyên mục Khám phá
Smember
0 Hỏi đáp