Ilmuwan Mengungkap Metode untuk Mendinginkan Chip Menggunakan Lapisan Berlian

A new method has been unveiled that could fundamentally change how we cool electronics. This isn't about new coolers or heatsinks, but a radically different solution integrated directly into the chip's architecture. As transistors are packed closer together, conventional cooling systems can't handle localized hot spots, especially in complex 3D chip stacks. The team of specialists found an unconventional way out by using one of nature's most effective heat conductors—diamond.

Inti dari inovasi mereka melibatkan pertumbuhan lapisan berlian mikroskopis langsung pada elemen semikonduktor, daripada menerapkannya di sekitar setiap transistor. Terobosan kunci adalah mengadaptasi proses ini untuk produksi dunia nyata. Sebelumnya, pembentukan film berlian memerlukan suhu di atas 1.000°C, yang akan menghancurkan transistor itu sendiri. Teknik baru ini memangkas suhu pertumbuhan menjadi 400°C, yang merupakan ambang batas yang aman untuk bahan chip modern.

Dalam pengujian dengan transistor frekuensi radio, suhu di hotspot aktif turun sebesar 70°C. Simulasi komputer memprediksi hasil yang bahkan lebih mengesankan—pengurangan pemanasan sebesar 90%. Teknologi ini telah menarik perhatian pemain besar industri semikonduktor, termasuk TSMC dan Samsung. Aplikasi praktis pertama dari metode ini diharapkan muncul paling lambat pada tahun 2027.

Penemuan ini membuka pintu untuk menciptakan perangkat elektronik yang lebih kuat dan kompak di mana pendinginan tidak lagi menjadi faktor pembatas utama. Perlu dicatat bahwa Mitsubishi Electric sebelumnya telah memperkenalkan transistor GaN-HEMT multi-sel yang terikat pada substrat berlian kristal tunggal, tetapi pendekatan mereka berbeda dari yang di atas. Metode mereka melibatkan pemindahan transistor yang sudah jadi ke wafer berlian padat, menggantikan substrat standar. Tantangan utama dengan teknik itu adalah mengelola ekspansi termal bahan untuk mencegah pembengkokan dan kerusakan struktural.

Menerapkan jenis pendinginan terintegrasi ini dapat secara dramatis menurunkan suhu operasi komponen kunci. Ini memungkinkan pengembangan elektronik yang lebih kuat dan kompak yang tidak akan mengalami batas termal. Melihat ke depan, ini berarti tidak hanya peningkatan kinerja untuk prosesor dan server tetapi juga penghematan energi yang signifikan. Pertanyaan penting yang tetap ada, bagaimanapun, adalah biaya akhir.