محققین دانشگاه استنفورد از پوشش گرافیکی روی مدارات مسی برای حل مشکلات گرمایی تراشه‌های بسیار ظریف استفاده کرده‌اند. آنها روش خود را بهینه کرده و اکنون مهاجرت به لیتوگرافی‌های ظریفی مثل ۷ نانومتری، با مشکلات کمتری همراه است.

مطالب مرتبط با کرونا در ۷۲۴پرس

محققین دانشگاه استنفورد یکی دیگر از محدودیت‌هایی که سد راه توسعه‌ی تراشه‌ها و پردازنده‌های بسیار سریع است را با استفاده از گرافین و مس به جای مس حذف کردند. مدارات داخلی یک پردازنده که به آن اینترکانکت می‌گوییم، از فلز مس ساخته شده و بسیار ظریف است. سیگنال و در حقیقت داده از طریق همین مدارات بسیار ظریف منتقل می‌شود. IBM‌ و موتورولا در سال ۱۹۹۷ مقوله‌ی اتصالات داخلی را طرح کردند و در سال ۲۰۰۰ اینتل وارد گود شد. محصول سال ۲۰۰۰ اینتل حاوی ۱ کیلومتر اینترکانکت است! فکرش را بکنید که در پردازنده‌های عجیب امروزی چه اتفاقی افتاده: طول اتصالات به ۱۰ کیلومتر رسیده، بدون آنکه مساحت تراشه بیشتر شود.

مشکل مس این است که با ظریف شدن مدارات، جریان الکتریکی بیشتری از واحد سطح مقطع عبور می‌کند و این چیزی نیست که نامحدود باشد. با افزایش چگالی جریان الکتریکی و افزایش مقاومت که در اثر ظریف شدن مسیر صورت گرفته، طبعاً گرمای بیشتری حاصل می‌شود. در حقیقت الکترون‌ها در مسیر باریک‌تر، برخورد بیشتری با اتم‌ها دارند و گرمای تولیدی در واحد سطح بیشتر می‌شود.

تأخیر مقاومتی-خازنی که RC Delay‌ گفته می‌شود با تغییر لیتوگرافی از ۴۵ نانومتر به ۲۲ نانومتر، ۷.۶ درصد افزایش یافته و با تغییر از ۲۲ نانومتر به ۱۴ نانومتر حدود ۲۱.۸ درصد. با تغییر از ۱۱ به ۷ نانومتر این افزایش ۴۸ درصد است و مهم‌ترین نگرانی تولیدکنندگان تراشه است.

محققین استنفورد با استفاده از پوشش گرافین روی خطوط مسی، عملکرد را بهینه کرده‌اند و گرمای کمتری تولید می‌شود. به علاوه پوشش مقاوم به دمای بالایی از جنس گرافین، مانع نفوذ مس به اطراف و خرابی مدار می‌شود.

این تیم روش خود را نسبت به چند سال پیش تا جایی بهینه کرده که اکنون در دمای کمتر از ۴۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد هم اضافه کردن پوشش ممکن است و قابلیت پیاده‌سازی آن در صنایع تولید تراشه فراهم شده است.