La alta temperatura de las CPU más cerca de solucionarse gracias al transistor térmico: conductividad del +1.300%
Los semiconductores de alto rendimiento se están encontrando en las CPU y GPU con un problema que no va a parar de avanzar y que AMD expuso perfectamente la semana pasada: la densidad de potencia aumentará, y con ello, el calor generado por área. Es decir, hay más millones de transistores en el mismo espacio, y a mismo voltaje, eso supone más calor a disipar. Pues bien, Desde la UCLA llegan buenas nuevas, porque han mostrado lo que ellos denominan como Transistor Térmico, que vendría a solucionar todo lo dicho.
Un equipo de investigadores acaba de anunciar la finalización de un proyecto que es denominado como "Transistor Térmico estable de estado sólido". El descubrimiento es muy importante y tiene que dar un paso final en cuanto a implementación, porque las ventajas son claves y pueden cambiar todos los semiconductores tal y como los conocemos hasta ahora.
¿En qué se basa este transistor térmico?
Por simplificar mucho el concepto de transistor de forma general, no sería más que una unidad muy pequeña impresa en un silicio de un chip que funciona como un interruptor de pared, que deja pasar la corriente si se pulsa hacia un lado, y la corta cuando se hace el gesto contrario. Cada vez que se deja pasar la corriente esta se tiene que controlar, se tiene que gestionar para no producir un consumo más alto debido a las necesidades de voltaje de dicho transistor, de ahí el concepto de Gate y sus distintas métricas.
Con este símil simple en mente, el nuevo tipo de transistor térmico no solo permite lo dicho y también añade todas las novedades en FinFET (GAA está por ver, quizás necesite adaptación, en este tipo no hay datos) y por lo tanto, afecta al Source, Drain y Gate del mismo. El profesor Youngjie Hu revela la dificultad sobre cómo tratar el calor en los transistores:
"El control preciso de cómo fluye el calor a través de los materiales ha sido un sueño largamente anhelado pero difícil de alcanzar para físicos e ingenieros. Este nuevo principio de diseño da un gran paso hacia eso, ya que gestiona el movimiento del calor con el encendido y apagado de un campo eléctrico, tal como se ha hecho con los transistores eléctricos durante décadas”.
¿Pero qué añade exactamente a estos? Pues el Transistor Térmico abre una nueva área de gestión del calor a través de un nuevo diseño atómico y la ingeniería molecular mediante el encendido y apagado de dichos campos eléctricos.
De estado sólido y conmutación continua
Que sea de estado sólido no impresiona, pero sí que lo hace el cómo incorpora el efecto de campo tradicional de los FET con una dinámica de carga mediante interfaces atómicas que permiten una conmutación continua, lo que permite una amplificación del flujo de calor añadiendo una potencia que, según los investigadores, es insignificante.
Esto permite que el rendimiento escale bastante teniendo en cuenta que es su primera versión y, además, presentación. El equipo de investigadores de la UCLA dio datos concretos bastante impactantes, puesto que su Transistor térmico conseguía funcionar a una velocidad de 1 MHz ofreciendo una capacidad de ajuste para la conductividad térmica del 1.300% con una confiabilidad de 1 millón de ciclos.
En este dispositivo de tres terminales, el flujo de calor es modulado de forma continua y reversible por un campo eléctrico a través de enlaces químicos y distribuciones de carga cuidadosamente controlados dentro de la interfaz molecular.
Extrapolando, se puede aumentar la velocidad reduciendo la conductividad térmica a cifras mucho menores, pero ofreciendo un rendimiento mucho más alto en GHz manteniendo la confiabilidad.
Será el siguiente paso, pero con que se mejore la conductividad en dos cifras ya estaríamos hablando de un avance revolucionario a poco que las frecuencias se mantengan en mayor o menor medida que las actuales. Además, tampoco está claro si este tipo de transistor térmico puede ser compatible con los de NanoSheet, pero sin duda es un paso de gigante para poder paliar los problemas que ya tenemos de temperaturas en las CPU y GPU.