Det kolbaserade material grafen har länge spåtts som arvtagare till kisel inom tillverkning av halvledare och mikrokretsar. Nu har forskare vid University of Illinois lyckats hitta ännu en fördel med grafen som passar ypperligt inom kretstillverkning. Transistorer tillverkade av grafen har nu uppvisat en unik förmåga att kyla sig själva vid kontakt med metall.
Kretsar tillverkade med kisel har kraftig resistiv värmeutveckling som ligger till grund för den enorma utveckling och resurser som läggs i olika kyltekniker för att hålla dagens prestandakretsar välmående.
När forskare vid universitetet för första gången mätt temperaturen på en aktivt arbetande grafentransistor fick man resultat som bådar mycket gott för materialet som grund för kretstillverkning. Genom att använda sig av ett så kallat atomkraftsmikroskop som temperaturmätare kunde forskarna konstatera att grafentransistorn inte skapade någon resistiv värmeutveckling när elektronerna kom i kontakt med metalledarna. Effekten var snarare motsatt där en hög termoelektrisk självkylande effekt snarare sänkte temperaturen, något som man tidigare inte sett bevis på i grafenbaserade kretsar.
“I kisel och de flesta material, är den elektroniska uppvärmning mycket större än de
självkylande effekten. Vi upptäckte dock att det i dessa grafentransistorer, finns regioner där den termoelektriska kylningen kan vara större än resistivuppvärmning, vilket gör det möjligt för dessa kretsar att kyla sig själva,” sade forskaren William King
Grafens självkylande effekt skulle göra det möjligt att tillverka kretsar med betydligt lägre kylningskrav och kanske i vissa fall helt utan behov av direkt kylning. Detta utöver fördelarna i frekvensskalning där forskare så sent som under förra året visade grafentransistorer med en klockfrekvens på över 100 GHz gör att intresset för materialet bara fortsätter att öka. Grafen har nu funnits ett tag, men det är fortfarande en konst att framställa stora mängder utan föroreningar eller skador vilket kan vara nästa steg i utvecklingen.
Ett atomkraftsmikroskop (afm) mäter temperaturen på grafentransistorer.
Eftersom Grafen är så svårt att få ut rent så kommer det förmodligen dröja ganska länge innan vi ser det i storskalig tillverkning. Men förhoppningar ökar ju verkligen när man får höra sånt här.
För industrin i helhet får det inte dröja för länge. Det är väl inget företag som gått ut med hur de ens ska påbörja tillverkning av 16nm, 14nm och till slut 11nm som är ett stort frågetecken och kostnaderna för dessa noder väntas bli astronomiska. Grafen är ett måste om utvecklingen av kretsar ska gå i samma tempo som vi är vana vid.
Kisel börjar helt klart få stora problem och grafen ser ju ut att vara en mycket intressant kandidat som ersättare. Det har ju så många fördelar att man borde lägga ganska stor prioritet på att få tekniken konsumentfärdig.
Med de där frekvenserna och kylningsegenskaperna behöver man ju inte få till en särskilt stor krets heller för att få ut bra prestanda!
Fast “stora mängder” är ju relativt…
Följt grafen i säkert 6-7 år nu och jag har inga tvivel på att grafen kommer att leda till ett stort steg framåt för många områden när vi väl lyckas få till tillverkningen.
Tekniken kommer när den kommer, generellt så tar det oftast mer tid än folk tror innan det väl kommer till “endusers” , men väl där, går det fort.
Typexempel : Den optiska läsaren (cd/dvd etc) som tog rejäl tid innan vi hade (svindyra och långsamma) enheter att köpa, men sen gick det undan.
Ja Grafen kommer antagligen att ta över sen. Ska bli kul att följa dess utveckling.
Detta kan vara lite intressant läsning också på vägen till grafen.
http://www.amdforum.se/artikel/kisel-baserad-tillverkning-kan-inte-fortsatta-langre-603/