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CPU의 초박형 실리콘-28 나노와이어가 게임 체인저가 될 수 있음

QM지름

6 2666 6 2022.05.19 10:41

<img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2022/05/19/0df58254278ce58435fdc5f924c7a0f2.webp" alt="퀘이사존" style="width: 100%;">(이미지 제공: 로렌스 버클리 국립 연구소. )

 과학자들은 열을 150% 더 효율적으로 전도할 수 있는 고급 프로세서에 사용할 새로운 재료를 발견하고 시연했다고 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)에서 발표한 기사가 주장합니다. 프로세서의 열 축적은 성능에 큰 문제이며 실리콘은 자연적인 단열재 역할을 하여 냉각을 방해합니다. 새로운 초박형 실리콘 나노와이어 기술이 적용되어 상대적으로 간단한 변경으로 칩을 더 작고, 더 빠르고, 더 시원하게 만들 수 있을 것으로 기대됩니다. 테스트된 주요 변경 사항은 동위원소 정제된 Silicon-28(Si-28)의 사용입니다. 실리콘은 저렴하고 풍부하지만 열전도율이 낮으며, 이것은 GHz 속도로 클럭되는 수천억 개의 트랜지스터가 있는 작은 마이크로칩의 문제입니다. 천연 실리콘은 실리콘-28, 실리콘-29 및 실리콘-30의 세 가지 동위원소로 구성됩니다. 실리콘-28은 천연 실리콘의 약 92%를 구성하는 가장 자연적으로 풍부합니다. 더욱이, Si-28이 최고의 열 전도체라는 것은 오랫동안 알려져 왔습니다. 정제되면 Si-28은 천연 실리콘보다 열을 약 10% 더 잘 전도할 수 있습니다. 그러나 그 이점은 지금까지 실제로 가치가 없다고 판단되었습니다. 
때때로 기술은 보완적인 기술이 등장함에 따라 재검토하고 재평가할 가치가 있으며, 여기에서도 마찬가지인 것 같습니다. 간단히 말해서, 과학자들은 초박형 나노와이어를 만들기 위해 정제된 Si-28을 사용하기로 결정했습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2022/05/19/40bb80bfbfa6e240017bef72e0d034d4.webp" alt="퀘이사존" style="width: 100%;">과학자 Junqiao Wu와 Joel Ager. 실리콘 나노와이어로 연결된 두 개의 매달린 패드로 구성된 마이크로 장치의 광학 현미경 이미지. (이미지 제공: 로렌스 버클리 국립 연구소. )

 처음에 과학자들은 Si-28이 천연 실리콘보다 열전도율이 10% 더 우수하다는 것을 확인했습니다. 직경이 1mm인 와이어로 이동하면 이것이 그대로 유지되었습니다. 그러나 그들이 90nm Si-28 나노와이어(사람 머리카락보다 약 1000배 더 얇은)를 만들었을 때 열전도율은 150% 더 우수하여 그들에게 큰 놀라움을 선사했습니다. 그들은 단지 10-20% 더 나은 성능을 기대했습니다. 조사를 통해 Si-28 나노와이어의 우수한 열전도율에 대한 두 가지 주요 이유가 밝혀졌습니다. 전자현미경은 Si-28 나노와이어가 더 완벽한 유리 마감을 가졌기 때문에 천연 실리콘 나노와이어 열전달에서 광자 혼동/탈출의 단점을 겪지 않는다는 것을 보여주었다. 둘째, 이러한 나노와이어에 형성된 SiO2의 천연 층이 열을 전달하는 광자를 궤도에 유지합니다. 요약하면, 이전에 관찰된 두 가지 광자 차단 메커니즘은 새로운 재료로 인해 크게 감소했습니다. 그렇다면 열전도율이 150% 향상된 실리콘 나노와이어의 용도는 무엇일까요? 일부 최첨단 트랜지스터 설계에는 이미 실리콘 나노와이어가 통합되어 있습니다. GAA-FET(Gate-All-Around Field Effect Transistor)는 전기를 전도하기 위해 함께 적층된 실리콘 나노와이어를 사용하지만 여전히 열 축적으로 어려움을 겪고 있습니다. 이 새로운 재료를 대체할 수 있다면 프로세서 설계자는 비교적 빠르고 쉽게 승리할 수 있습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2022/05/19/b23c641fd6575c8588af2f025c4b6c85.webp" alt="퀘이사존" style="width: 100%;">GAA FET를 포함한 다양한 트랜지스터 기술을 보여주는 삼성 일러스트레이션(이미지 제공: 삼성)

 앞으로 Si-28 나노와이어와 관련된 연구팀은 나노와이어의 열전도를 측정하기보다는 제어하기 위해 더 많은 일을 하기를 원합니다. 소스 기사를 읽으면 현재 추가 테스트에 사용할 수 있는 정제된 Si-28이 심각하게 부족한 것으로 보입니다. 위의 실험에 사용된 샘플은 구소련 시대 동위원소 제조 공장에서 가져온 것입니다. 
이점이 주장만큼 좋다면 하나 이상의 제조업체가 Si-28을 다시 정제하기 시작해야 합니다. 공정 기술을 추가로 확장하는 것이 어렵다는 점을 감안할 때 열전도율이 50% 증가해도 충분한 이유가 될 수 있습니다. 하드웨어에 미치고 유저들을 사랑하는 남자, 퀘이사존 최고운영자 QM지림입니다.본 뉴스는 해외 매체의 단순 번역본으로 퀘이사존의 주관적인 견해가 포함되지 않았음을 밝혀드립니다.여러분들이 남겨 주신 소중한 댓글.. 진심으로 감사드립니다. 뉴스 검색과 번역 작업에 많은 공이 듭니다. 무단으로 긁어가지 마십시오. 반복될 시 대응합니다. 원문 출처 <a href="https://www.tomshardware.com/news/silicon-nanowires-could-be-game-changer-for-cpus" target="_blank">tomshardware</a>

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