下一代微晶片關鍵 人造鑽石與玻璃合成物
編譯／高晟鈞
「晶片效能的硬性限制是晶片可以承受的最高溫度。」1982年創立Sun Microsystems並出任首席硬體設計師的Andy Bechtolsheim說道。
控制晶片的熱量對工程師來說已經是老生常談，但事實也的確如此，所有的工業產品都離不開「熱量」兩字。愛迪生的第一個燈泡之所以成功，很大程度是因為他成功地延長燈泡燒毀的時間。傳統的燃氣引擎，也需要油和冷卻劑來防止故障，甚至是核反應也需要冷卻來避免熔毀。
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追著「熱量」奔跑
當今的高性能微晶片每平方公分平均消耗約100瓦的功率，且矽基晶片的運作溫度上限是105oc。這對於下一代人工智慧的進展是個很嚴重的問題，因為每一代更迭，所需的運算能力平均增加了10倍之多。因此要實現下一代技術，更好的材料是不可或缺的。
Intel正致力於將微晶片置於玻璃背襯上。玻璃除了幫助微晶片在尺寸增加時的穩定性，也能扮演熱量傳輸的中繼點，使散熱裝置可以更有效的散熱。另外，玻璃可以容納晶片之間更高密度的連接，增加效率且不消耗更多能量。
世界上最大的鑽石
鑽石是人類已知最好的熱導體，但完全用其來製造晶片是不現實的。因此最好的做法，就是製造一個常規的微晶片，削掉晶片活性位頂部的大部分非活性矽，再將剩餘部分黏合到完美的鑽石晶體上。
Diamond Foundry在日前聲稱創造了世界上最大的鑽石（以直徑來看）。透過將反應器中的鑽石合成晶片與矽基晶片共同運作，系統的散熱速度大大地被提升。到目前為止，該公司已經製造了數百個晶圓，其能以兩倍於時脈速度的效率運作，且不會發生故障。
不可思議的三明治結構
將來，科學家們預計有天將完全捨棄微晶片中的矽。另外一種候選材料叫做砷化硼，是世界上第三好的傳熱材料。他與鑽石最大的不同在於，鑽石是絕緣體，而砷化硼是半導體，這也意味著它可以用來實際製造微晶片。除了有更快的運行速度，它們也能更快地散失過程中產生的熱量。
有一天，電腦內部的微晶片可能由一個閃閃發亮的三明治結構組成──頂部的玻璃用於快速通信，中間的砷化硼或三維矽層用來處理，底部的鑽石晶片用來帶走所有熱量。
資料來源:Wsj.com
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