摘要：一组研究人员解锁了超薄金属中的热流原理，为更快，更小，更高效的计算机芯片铺平了道路。...

为了迈向更强大，更高效的计算机芯片，弗吉尼亚大学的研究人员确认了薄金属膜中的热流的关键原则，这是竞赛中设计更快，更小，更高效的设备的关键组成部分。这项工作，发表在自然通讯并得到了半导体研究公司与英特尔合作的支持，在了解下一代芯片中使用的金属中如何工作，这在不可思议的情况下释放了技术进步的可能性。

首席研究员，机械和航空工程博士说：“随着设备继续缩小，管理热量的重要性变得至关重要。”学生Md。RafiqulIslam。 “考虑一下高端游戏机或AI驱动的数据中心，其中恒定的高功率处理通常会导致热瓶颈。我们的发现提供了一种蓝图，通过完善像铜这样的超薄金属的热量方式来减轻这些问题。”

了解科学：纳米级的热量

铜（广泛用于其出色的导电性能）面临重大挑战，因为设备缩小到纳米尺寸。在如此小的尺度上，即使是最好的材料，由于热量增加而导致性能下降 - 这种现象在铜中被放大，导致电导率和效率降低。为了解决这个问题，UVA团队专注于热科学的关键元素，称为Matthiessen的规则，他们在超薄的铜膜中验证了这一元素。该规则传统上有助于预测不同的散射过程如何影响电子流，到目前为止，在纳米级材料中从未得到过彻底的确认。

该团队使用一种称为稳态温度反射（SSTR）的新方法，测量了铜的导热率，并通过电阻率数据对其进行了交叉检查。这种直接比较表明，Matthiessen的规则在使用特定参数应用时，可靠地描述了即使在纳米级厚度下，热量也可以通过铜膜移动。

影响：凉爽，更快，较小的芯片

为什么这很重要？在非常大规模整合（VLSI）技术的世界中，电路被包装成令人难以置信的紧密空间，有效的热量管理直接转化为改善性能。这项研究不仅指出了我们的设备使其冷却器运行的未来，而且还承诺减少损失热量的能量 - 这是对可持续技术的紧迫关注。通过确认Matthiessen的规则即使在纳米级维度也符合，该团队为精炼材料铺平了道路，以使高级计算机芯片中的电路相互连接，为制造商可以依靠的材料行为设定了标准。

伊萨姆（Isam）的顾问，惠特尼·斯通（Whitney Stone）工程教授帕特里克·霍普金斯（Patrick E. Hopkins）说：“将其视为路线图。” “通过对该规则的验证，芯片设计师现在有一个可信赖的指南，可以预测和控制在微小铜膜中的热量的表现。这是一种改变游戏规则的人，用于制造满足未来技术的能量和性能需求的芯片。”

电子产品未来的合作

这项研究的成功代表了UVA，英特尔与半导体研究公司之间的合作，强调了学术行业伙伴关系的实力。这些发现有助于在下一代CMOS技术的开发中进行重要应用 - 现代电子产品的骨干。 CMOS或互补的金属氧化物 - 氧化流动器是构建综合电路的标准技术，可以运行从计算机和电话到汽车和医疗设备的所有内容。

通过将实验性见解与先进的建模相结合，UVA研究人员为材料打开了一扇门，不仅可以推动更有效的设备，而且还具有在整个行业中节省影响力的潜力。在每个温度控制都计算的领域中，这些见解标志着电子行业向前迈出的至关重要的一步，使凉爽，更快，更可持续设备的未来比以往任何时候都更加易于实现。