Un descubrimiento sobre el comportamiento del calor en dispositivos electrónicos puede reducir su calentamiento
Investigadores de la UAB, en colaboración con la Universidad de Purdue (EE.UU.), han demostrado que el transporte de calor tiene un comportamiento similar al de un fluido viscoso cuando se estudia en la nanoescala.
22/01/2018
En un trabajo publicado en la última edición de la revista Nature Communications, investigadores del Departamento de Física y del Departamento de Ingeniería Electrónica de la UAB, y del Birck Nanotechnology Center de la Universidad de Purdue, en Estados Unidos, han estudiado el calentamiento de pequeñas líneas de corriente situadas sobre un sustrato de silicio, simulando el comportamiento de los actuales transistores.
En este trabajo se demuestra cómo estas líneas de metal se calientan de una forma que no se puede explicar a través de las leyes que rigen el comportamiento del calor en nuestra experiencia cotidiana. Un modelo teórico desarrollado por los estudiantes Pol Torres y Àlvar Torello, bajo la dirección de los profesores de la UAB Francisco Javier Álvarez y Xavier Cartoixà, ha permitido explicar las observaciones experimentales, demostrando que el calor presenta dificultades para girar cuando éste pasa del metal hacia el sustrato, tal y como ocurriría en el caso de un fluido viscoso que saliera de un conducto. Este fenómeno dificulta el enfriamiento de la línea de metal y en consecuencia su temperatura se incrementa hasta valores no explicables con los modelos actuales.
Durante su funcionamiento, las partes más activas de un dispositivo electrónico pueden acumular mucha energía térmica en zonas muy localizadas, llamadas Hot Spots. Esta acumulación de energía puede ser muy perjudicial para el correcto funcionamiento del dispositivo, y representa un cuello de botella que limita las prestaciones de los actuales procesadores.
Este descubrimiento abre la puerta a una mejor optimización del comportamiento térmico de estos dispositivos, ya que el modelo propuesto supone una mejora significativa respecto de los modelos teóricos que manejan actualmente los ingenieros de dispositivos, basados en la ley de Fourier. Este resultados representan una nueva comprobación de la teoría de la Termodinámica Extendida, que desarrollaron en los años 90 los profesores de la UAB David Jou y José Casas.
Referencia:
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)
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)