Ihe mere chips nke oge a ji agba ọkụ

Ka transistors nanoscale na-agbanwe na gigahertz, elektrọn na-agba ọsọ na sekit ma na-efunahụ ike dịka okpomọkụ—otu okpomọkụ ị na-enwe mgbe laptọọpụ ma ọ bụ ekwentị na-ekpo ọkụ nke ọma. Ịkwakọba ọtụtụ transistors na chip na-eme ka ohere dị nta iji wepụ okpomọkụ ahụ. Kama ịgbasa nke ọma site na silicon, okpomọkụ na-agbakọta n'ime ebe ndị na-ekpo ọkụ nke nwere ike ịdị ogo iri karịa mpaghara ndị gbara ya gburugburu. Iji zere mmebi na mfu arụmọrụ, sistemụ na-eme ka CPU na GPU ghara ịdị mma mgbe okpomọkụ na-arị elu.

Oke ihe ịma aka okpomọkụ

Ihe malitere dị ka ọsọ iji mee ka ihe dị obere aghọọla ọgụ megide okpomọkụ n'ofe eletrọniki niile. Na kọmputa, arụmọrụ na-aga n'ihu na-akwalite njupụta ike dị elu (sava ​​nke ọ bụla nwere ike iji usoro nke ọtụtụ kilowatts). Na nkwukọrịta, ma sekit dijitalụ na analog chọrọ ike transistor dị elu maka akara siri ike na data ngwa ngwa. Na eletrọniki ike, arụmọrụ ka mma na-ebelata site na mmachi okpomọkụ.

Atụmatụ dị iche: gbasaa okpomọkụ n'ime mgbawa ahụ

Kama ikwe ka okpomọkụ gbaa gburugburu, echiche dị mma bụgwakọtaya n'ime chip ahụ n'onwe ya—dị ka ịwụsa iko mmiri ọkụ n'ime ọdọ mmiri igwu mmiri. Ọ bụrụ na a gbasaa okpomọkụ kpọmkwem ebe e si emepụta ya, ngwaọrụ kachasị ọkụ na-anọgide na-ajụ oyi, ihe ndị na-ekpo ọkụ nkịtị (ihe ndị na-esi n'ọkụ, fan, mmiri mmiri) na-arụkwa ọrụ nke ọma. Nke a chọrọihe na-eme ka okpomọkụ dịkwuo elu, ihe na-egbochi ọkụ eletrikejiri naanị nanomita mee ihe site na transistors na-arụ ọrụ n'enweghị nsogbu n'ihe ndị dị nro ha. Onye a na-atụghị anya ya dabara na iwu a:dayamọnd.

Gịnị mere daịamọnd ji dị otú a?

Daịamọnd so n'ime ihe ndị na-eduzi okpomọkụ kacha mma a maara—ọtụtụ ugboro karịa ọla kọpa—ebe ọ bụkwa ihe na-egbochi ọkụ eletrik. Ihe na-akpata ya bụ njikọta: ụzọ uto nkịtị chọrọ okpomọkụ gburugburu ma ọ bụ karịa 900–1000 Celsius, nke ga-emebi sekit dị elu. Mmepe ndị na-adịbeghị anya na-egosi na ọ dị gịrịgịrị.dayamọnd polycrystallineenwere ike ịkụ ihe nkiri (naanị obere micromita dị n'ọkpụrụkpụ) naokpomọkụ dị ala nke ukwuudabara adaba maka ngwaọrụ emechara.

Ihe ndị na-eme ka oyi dị n'oge a na oke ha

Ihe ndị a na-eme ka oyi dị n'ime ụlọ na-elekwasị anya n'ihe ndị na-eme ka okpomọkụ dị mma, ndị na-efe efe, na ihe ndị e ji eme ihe. Ndị nchọpụta na-enyochakwa ihe ndị na-eme ka mmiri dị n'ime obere mmiri mmiri, ihe ndị na-agbanwe agbanwe, na ọbụna ihe ndị na-eme ka ihe nkesa dị n'ime mmiri ndị na-eme ka okpomọkụ dịgide, nke na-egbochi ọkụ eletrik. Ndị a bụ usoro dị mkpa, mana ha nwere ike ịdị oke ibu, dị oke ọnụ, ma ọ bụ dakọọ nke ọma na ihe ndị na-apụta.3D-agbakọtausoro nhazi chip, ebe ọtụtụ oyi akwa silicon na-akpa àgwà dị ka "eluigwe." N'ime ihe ndị dị otú ahụ, oyi akwa ọ bụla ga-eme ka okpomọkụ ghara ịdị; ma ọ bụghị ya, a ga-ejide ebe ndị na-ekpo ọkụ n'ime.

Otu esi eto dayamọnd na-adịghị emerụ ngwaọrụ ahụ

Dayamọnd kristal nke otu kristal nwere ike ime ka okpomọkụ dị elu (≈2200–2400 W m⁻¹ K⁻¹, ihe dị ka okpukpu isii nke ọla kọpa). Ihe nkiri polycrystalline dị mfe ime nwere ike iru ụkpụrụ ndị a mgbe ọ dị oke oke - ha ka dịkwa mma karịa ọla kọpa ọbụlagodi mgbe ọ dị gịrịgịrị. Ndobe uzuoku kemịkalụ ọdịnala na-emeghachi omume na methane na hydrogen na okpomọkụ dị elu, na-emepụta kọlụm diamond kwụ ọtọ nke na-emesịa jikọta na fim; mgbe ahụ oyi akwa ahụ dị oke, na-eme ka ọ sie ike, ma na-agbawa agbawa.
Ọkụ dị ala chọrọ ụzọ dị iche. Naanị ịkwụsị okpomọkụ ahụ na-eme ka unyi na-eduzi ya kama ikpuchi dayamọnd.oxygenna-egbutu carbon na-abụghị diamond mgbe niile, na-eme ka o kwe omumedayamọnd polycrystalline buru ibu na ~400 °C, okpomọkụ dakọtara na sekit agbakwunyere dị elu. Dịkwa mkpa, usoro ahụ nwere ike ikpuchi ọ bụghị naanị elu kwụ ọtọ kamakwa ọ nwere ike ikpuchi elu kwụ ọtọakụkụ mgbidi, nke dị mkpa maka ngwaọrụ 3D n'onwe ya.

Nguzogide ókè okpomọkụ (TBR): ọkpọkọ phonon

A na-ebu okpomọkụ dị n'ihe siri ike site nafonọn(mkpọtụ lattice a na-enyocha). Na njikọ ihe, phonon nwere ike ịtụgharị uche ma chịkọta, na-emepụtaNguzogide ókè okpomọkụ (TBR)nke na-egbochi mgbasa okpomọkụ. Injinịa njikọ na-achọ ibelata TBR, mana nhọrọ ndị a na-ejedebe site na ndakọrịta semiconductor. Na ụfọdụ njikọ, njikọta nwere ike ịmepụta oberesilicon carbide (SiC)oyi akwa nke dabara nke ọma na phonon spectra n'akụkụ abụọ ahụ, na-arụ ọrụ dị ka "akwa" ma na-ebelata TBR—si otú a na-eme ka mbufe okpomọkụ site na ngwaọrụ gaa na dayamọnd dịkwuo mma.

Ihe nnwale: GaN HEMTs (transistors redio-frequency)

Transistors elektrọn dị elu (HEMTs) dabere na gallium nitride control current dị na gas elektrọn 2D ma a na-enye ha nnukwu ọrụ ugboro ugboro, ike dị elu (gụnyere X-band ≈8–12 GHz na W-band ≈75–110 GHz). Ebe ọ bụ na okpomọkụ na-apụta n'elu, ha bụ ezigbo nyocha nke oyi akwa okpomọkụ ọ bụla dị n'ime ya. Mgbe diamond dị gịrịgịrị kpuchiri ngwaọrụ ahụ—gụnyere mgbidi akụkụ—a hụla na okpomọkụ ọwa ahụ na-ebelata site na~70°C, yana mmezi dị ukwuu na isi ụlọ okpomọkụ na ike dị elu.

Daịamọnd dị na CMOS na 3D stacks

Na kọmputa dị elu,Nchịkọta 3DỌ na-eme ka njupụta na arụmọrụ nke njikọta dịkwuo elu mana ọ na-emepụta nsogbu okpomọkụ dị n'ime ebe ihe oyi nkịtị na mpụga anaghị arụ ọrụ nke ọma. Ijikọta dayamọnd na silicon nwere ike ịkpata uru ọzọ.Ngwakọta SiC, na-enye njikọ okpomọkụ dị elu.
Otu usoro a tụrụ aro bụihe mkpuchi okpomọkụ: mpempe dayamọnd dị gịrịgịrị nke nanometer dị n'elu transistors n'ime dielectric, nke ejikọtara site navias okpomọkụ kwụ ọtọ ("ogidi okpomọkụ")ejiri ọla kọpa ma ọ bụ dayamọnd ọzọ mee ya. Ogidi ndị a na-agafe okpomọkụ site n'otu oyi akwa ruo n'ọzọ ruo mgbe ọ ruru ebe oyi si n'èzí. Ihe atụ ndị nwere ọrụ dị adị na-egosi na ihe owuwu ndị dị otú ahụ nwere ike ibelata okpomọkụ kachasị elu site naruo n'usoro nke nhan'ime ihe akaebe nke echiche.

Ihe ka siri ike

Ihe ịma aka dị mkpa gụnyere ime elu elu nke dayamọnddị larịị dịka atọmmaka njikọta na njikọ ndị na-adịghị agbanwe agbanwe na dielectrics, yana usoro nhazi ka ihe nkiri dị gịrịgịrị wee nọgide na-enwe ezigbo njikwa okpomọkụ na-enweghị nrụgide na sekit dị n'okpuru.

Echiche

Ọ bụrụ na ụzọ ndị a anọgide na-eto eto,Mgbasa okpomọkụ dayamọnd n'ime mgbawanwere ike ibelata oke okpomọkụ na CMOS, RF, na eletrọniki ike nke ukwuu - na-enye ohere ka arụmọrụ dị elu, ntụkwasị obi ka mma, na njikọta 3D dị nkọ na-enweghị ntaramahụhụ okpomọkụ nkịtị.