Cientistas Revelam Método para Resfriar Chips Usando uma Camada de Diamante

Um novo método foi revelado que pode mudar fundamentalmente a forma como resfriamos eletrônicos. Não se trata de novos coolers ou dissipadores de calor, mas de uma solução radicalmente diferente integrada diretamente na arquitetura do chip. À medida que os transistores são agrupados mais próximos uns dos outros, os sistemas de resfriamento convencionais não conseguem lidar com pontos quentes localizados, especialmente em pilhas de chips 3D complexas. A equipe de especialistas encontrou uma saída não convencional usando um dos condutores de calor mais eficazes da natureza—diamante.

O cerne da inovação deles envolve o crescimento de uma camada microscópica de diamante diretamente sobre o elemento semicondutor, em vez de aplicá-la ao redor de cada transistor. A grande inovação foi adaptar esse processo para a fabricação no mundo real. Anteriormente, a formação de um filme de diamante exigia temperaturas acima de 1.000°C, o que destruiria os próprios transistores. A nova técnica reduz a temperatura de crescimento para 400°C, que é um limite seguro para os materiais de chip modernos.

Em testes com transistores de radiofrequência, a temperatura no ponto ativo quente caiu em 70°C. Simulações de computador previram um resultado ainda mais impressionante—uma redução de 90% no aquecimento. A tecnologia já chamou a atenção de grandes players da indústria de semicondutores, incluindo TSMC e Samsung. As primeiras aplicações práticas do método devem surgir já em 2027.

Essa descoberta abre a porta para a criação de dispositivos eletrônicos mais poderosos e compactos, onde o resfriamento não é mais o principal fator limitante. Vale ressaltar que a Mitsubishi Electric havia introduzido anteriormente um transistor GaN-HEMT de múltiplas células ligado a um substrato de diamante de cristal único, mas sua abordagem difere da mencionada acima. O método deles envolve transferir um transistor finalizado para uma pastilha de diamante sólido, substituindo o substrato padrão. O principal desafio com essa técnica é gerenciar a expansão térmica dos materiais para evitar deformações e danos estruturais.

Aplicar esse tipo de resfriamento integrado pode reduzir drasticamente a temperatura de operação de componentes-chave. Isso permite o desenvolvimento de eletrônicos mais poderosos e compactos que não atingirão um limite térmico. Olhando para o futuro, isso significa não apenas um aumento de desempenho para processadores e servidores, mas também economias significativas de energia. A questão crucial que permanece, no entanto, é o custo final.