Un descobriment sobre el comportament de la calor en dispositius electrònics pot reduir el seu escalfament
Investigadors de la UAB, en col·laboració amb la Universitat de Purdue (EUA), han demostrat que el transport de calor té un comportament similar al d'un fluid viscós quan s'estudia a la nanoescala.
22/01/2018
En un treball publicat en la darrera edició de la revista Nature Communications, investigadors del Departament de Física i del Departament d’Enginyeria Electrònica de la UAB, i del Birck Nanotechnology Center de la Universitat de Purdue, als Estats Units, han estudiat l'escalfament de petites línies de corrent situades sobre un substrat de silici, simulant el comportament dels actuals transistors.
En aquest treball es demostra com aquestes línies de metall s'escalfen d'una forma que no es pot explicar a través de les lleis que regeixen el comportament de la calor en la nostra experiència quotidiana. Un model teòric desenvolupat pels estudiants Pol Torres i Àlvar Torello, sota la direcció dels professors de la UAB Francesc Xavier Àlvarez i Xavier Cartoixà, ha permès explicar les observacions experimentals, demostrant que la calor presenta dificultats per girar quan aquesta passa del metall cap al substrat, tal i com passaria en el cas d'un fluid viscós que sortís d'un conducte. Aquest fenomen dificulta el refredament de la línia de metall i en conseqüència la seva temperatura s'incrementa fins a valors no explicables amb els models actuals.
Durant el seu funcionament, les parts més actives d'un dispositiu electrònic poden acumular molta energia tèrmica en zones molt localitzades, anomenades Hot Spots. Aquesta acumulació d'energia pot ser molt perjudicial per al correcte funcionament del dispositiu, i representa un coll d'ampolla que limita les prestacions dels actuals processadors.
Aquest descobriment obre la porta a una millor optimització del comportament tèrmic d'aquests dispositius, ja que el model proposat suposa una millora significativa respecte dels models teòrics amb què treballen actualment els enginyers de dispositius, basats en la llei de Fourier. Aquest resultats representen una nova comprovació de la teoria de la Termodinàmica Estesa, que van desenvolupar als anys 90 els professors de la UAB David Jou i José Casas.
Referència:
Amirkoushyar Ziabari, Pol Torres, Bjorn Vermeersch, Yi Xuan, Xavier Cartoixà, Alvar Torelló, Je-Hyeong Bahk, Yee Rui Koh, Maryam Parsa, Peide D. Ye, F. Xavier Alvarez & Ali Shakouri, Full-field thermal imaging of quasiballistic crosstalk reduction in nanoscale devices. Nature Communications 9, Article number: 255 (2018)