p A Semiconductor Research Corporation (SRC) e os pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram uma nova combinação de elementos que produz um material de nanoestrutura exclusivo para embalagem. Esse avanço deve permitir uma vida útil mais longa para dispositivos semicondutores e custar menos do que os materiais de última geração. Além dos fabricantes de chips, vários outros setores também poderiam obter maior eficiência de produto a partir da tecnologia de gerenciamento de energia térmica relacionada. p Para semicondutores, a melhoria virá na forma de embalagens para dispositivos. Atualmente, os fabricantes devem confiar em pequenos pinos ou solda espessa para unir seções do semicondutor para que o dispositivo funcione. Contudo, os materiais de solda atuais tendem a degradar e falhar devido ao calor e estresse mecânico. A fim de continuar o dimensionamento de circuitos integrados, SRC e Stanford pesquisaram materiais que fornecem uma alta conectividade térmica - comparável ao cobre - com a conformidade flexível da espuma. A resposta foi criada por meio de uma fita térmica nanoestruturada que conduz calor como um metal, enquanto permite que os materiais vizinhos se expandam e contraiam com as mudanças de temperatura (os metais são muito rígidos para permitir isso). Essa capacidade de reduzir as temperaturas do chip e, ao mesmo tempo, permanecer em conformidade é um grande avanço para embalagens eletrônicas.
p “Um grande obstáculo para aumentar o desempenho dos chips modernos são os pontos críticos, ou regiões de tamanho milimétrico de alta geração de energia. Este avanço em materiais e métodos nanoestruturados nos permitirá resfriar melhor esses pontos e serve como um capacitador chave para a densificação de circuitos computacionais, ”Disse o professor Ken Goodson, pesquisador principal do SRC na Universidade de Stanford. “Isso pode ajudar o empacotamento a resistir às demandas da Lei de Moore.”
p Ao enfrentar os desafios da miniaturização, a primeira linha de defesa para pontos críticos é o material de interface. Incorporando quase duas décadas de pesquisas avançadas e simulações para problemas no nível de embalagem - muitas delas financiadas pela SRC - a equipe de Stanford finalmente chegou à sua combinação única de materiais aglutinantes em torno dos nanotubos de carbono. Espera-se que essa inovação facilite a mais alta condução térmica e o nível mais desejável de elasticidade de qualquer solução de embalagem conhecida.
p “Os pesquisadores adoram criar materiais e estruturas úteis que nunca vimos antes, e esta nova nanofita térmica revoluciona o contato do dissipador de calor do chip, ”Disse Jon Candelaria, diretor de Interconnect and Packaging Sciences da SRC. “Em vez de ser forçado a confiar nas propriedades de apenas um único material, esta combinação dá à indústria de circuitos integrados uma oportunidade de contornar as limitações de desempenho severas e continuar a melhorar o empacotamento sem adicionar custos. ”
p Embora a pesquisa tenha sido financiada por membros da SRC para aprimorar os chips de computador, a demanda por aplicações desse tipo de interface térmica também está aumentando em outras indústrias. Por exemplo, várias empresas automotivas esperam recuperar energia elétrica de gases de escape quentes em carros e caminhões usando conversores de energia termoelétrica - permitindo melhor economia de combustível - mas interfaces confiáveis são um problema para essa tecnologia. O professor Goodson lidera uma importante bolsa da National Science Foundation-Department of Energy Partnership on Thermoelectric Devices for Vehicle Applications, com o objetivo de transferir o trabalho de interface financiado pelo SRC para os veículos.
p Patentes para a tecnologia estão pendentes. A próxima etapa da pesquisa é licenciar os novos métodos e materiais para empresas de interface térmica avançadas para o aperfeiçoamento da aplicação. Espera-se que os usuários finais se beneficiem da tecnologia até 2014.
