Diamond Blanket: así es el sistema de refrigeración de transistores a base de diamante que permite bajar la temperatura en 70 °C

Al igual que el hardware ha ido mejorando con los años, también hemos visto una evolución en los sistemas de refrigeración. Tanto los disipadores por aire como la refrigeración líquida de componentes como los procesadores y tarjetas gráficas han ido a mejor, aunque se ha llegado a un punto donde apenas vemos cambios y no hay mucho más que optimizar en el proceso. Ahora tenemos una nueva forma de refrigerar los transistores usando un sistema llamado "Diamond Blanket" que promete reducir el calor en un 90%.

Todos conocemos los procesadores y tarjetas gráficas, pues estos están presentes en ordenadores, consolas, tablets o móviles, solo que en esos últimos casos están integrados los gráficos dentro del propio chip. Lo importante de todo esto es que todos estos componentes y muchos otros más tienen en común algo, se construyen usando transistores. Estos son las piezas fundamentales que dan vida a estos chips, pues al agrupar miles de millones de estos componentes microscópicos se pueden crear circuitos electrónicos que permiten ejecutar cálculos.

Diamond Blanket, sistema de refrigeración de transistores que promete bajar 70 °C

Comúnmente denominados como las "neuronas de las CPU y GPU", los transistores pueden determinar la potencia de procesadores y gráficas. Hemos avanzado lo suficiente para ver cifras enormes de ellos y por ejemplo, la última arquitectura de Blackwell Ultra de NVIDIA tiene una GPU con un chip que posee 208.000 millones de transistores. Como imaginarás, una correcta refrigeración de los transistores es muy importante y aunque parecía que no había mucho progreso, el nuevo método llamado "Diamond Blanket" promete bajar en gran medida la temperatura de estos.

Este es el trabajo de un equipo de investigación de la Universidad de Stanford que ha diseñado un nuevo sistema para evitar el cuello de botella en términos de refrigeración que tienen los transistores de RF. El proceso consiste en envolver los transistores con una capa de diamante "cultivada encima del transistor" que han denominado como Diamond Blanket y que según sus pruebas, debería reducir en hasta 70 °C la temperatura.

En las pruebas simuladas, los investigadores concluyen que puede rebajar el calor en un 90%

El equipo de investigadores liderado por el profesor Chowdhury fue capaz de hacer crecer diamantes directamente sobre los semiconductores a una temperatura lo suficientemente baja para que los componentes sigan operativos. Esto ya de por sí es un gran avance, pues anteriormente las láminas de diamante a escala micrométrica necesitaban cultivarse a temperaturas superiores a 1000 °C. El nuevo método permite producir diamantes policristalinos de grano grueso a 400 °C y se consigue tras añadir oxígeno y evitando el hollín.

Esta temperatura puede parecer muy alta, pero sigue estando dentro del rango de lo que pueden soportar los CMOS, así que funciona en este caso. El diamante es clave para conseguir una refrigeración mucho más efectiva en estos componentes, pues posee una conductividad térmica de unos 2000 W/mK. Para que nos hagamos una idea, esto es alrededor de 10 veces más que la conductividad térmica del aluminio, uno de los materiales más usados en refrigeración junto al cobre.

Hablando del cobre, este tampoco puede competir, pues el diamante sigue teniendo 6 veces más conductividad. El diamante sería el que hace de capa intermedia de carburo de silicio a la vez que tenemos el nitruro de galio. Además, la refrigeración a nivel de transistores es más efectiva de esta forma es más efectiva que simplemente poner un disipador encima del chip y esperar a que sea capaz de extraer todo el calor. Aquí tendremos que ver una aplicación real más allá de las simulaciones realizadas donde han mostrado que puede reducir el calor en un 90%.