散熱問題有解了！全新電晶體架構「熱」電晶體解決「散熱」問題！將比普通冷卻性能提高13倍！

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🏮【科技新未來 EP104】高效能運算(HPC)散熱有解！電子閘極控制分子熱開關比普通冷卻法性能提高13倍！🏮
00:00 開場大綱 | Intro, Summary
01:42 先進製程的熱點(Hot spot)散熱愈來愈重要
03:49 電子閘極控制分子熱開關的分子結構
07:22 電子閘極控制分子熱開關的量測結果
09:50 時域熱反射(TDTR)與頻域熱反射(FDTR)量測材料熱性質
12:20 電子閘極控制分子熱開關的量測裝置
14:57 結論 | Conclusion
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【資料來源】
林妤柔發表在科技新報
比普通冷卻法性能提高13倍，新電晶體架構有望解決散熱問題
technews.tw/2023/11/17/new-th...
Man Li, Huan Wu, Erin M. Avery, Zihao Qin, Dominic P. Goronzy, Huu Duy Nguyen, Tianhan Liu, Paul S. Weiss, Yongjie Hu, Science 382, 585-589 (2023).
Electrically gated molecular thermal switch
www.science.org/doi/10.1126/s...
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#熱電晶體 #散熱 #高效能運算 #hpc #熱通道熱電晶體 #英特爾 #超微 #Intel #amd

[@yodaiz718]

我猜一堆人心裡想的是： 能不能直接說要買哪一檔

[@user-ns8vm5mn1d]

很實在的問題

[@yschen8319]

在原理概念上是可行的，要進行熱交換導熱的地域也必須限制在非熱敏元件區塊，各區域也必須有良好的連結高導熱移出通道，使其能快速熱傳導到可持續散熱的地域元件上，以達到均溫效果，但最終還是需要有致冷裝置將已達均溫效果之元件快速降低其熱量，此方案可能不但要再增加了＂快速傳熱的半導體三極管元件後，是否也會再次產生有耗能及自身熱量，甚至會增加半導體元件的體積尺寸等考量的問題…，這些原理深化為商転的過程，可能須要再繼續探研及克服一些問題才能找到實務應用的價值，最後還是要謝謝曲博所提供的文獻探討之新知，感恩！

[@flyinginthecouldy]

不是唱衰!! 能量不滅、只是轉移 。請記住【熱交換】文辭很華麗事實不存在、遠古沒有、現在沒有、未來也不會有。事實是! 有溫差就會【熱流動】、【熱】由高溫往低溫流動。當等溫、平衡了!不再有變化。祝福了。

[@jedi1112]

身為前製程工程師，負責任的告訴你，離導入量產實用至少五至十年！😅

[@user-oi3np4ds7i]

借題修正.... 三個月後發現錯殺 剛好等到乾爹來 再炒一波

[@user_thelongwayaround]

但這個的應用是不是也有待開發？我覺得比較像是新的實驗裝置的發明。

[@user-ir2sy9ut1e]

現在的電腦功耗和溫度真的太驚人了 看看14900k這顆cpu 都已經用到五千多級別的360水冷了 但溫度還是標到90度以上

[@user-vv4wn9yz3f]

那麽好的理論，希望理論能實用化和量產化。

[@c2c246]

老天保佑， 不然光是頂著時間壓力解 issues，都快焦慮到無法入眠了@@。

[@user-ym4gj1nh1k]

看來是『控制導熱』而不是直接的『散熱』，是不是比較適合『平常需要有一個溫度，但不能過熱』的元件 否則有好的散熱層(石墨烯)，就直接拿來用就好了，何必多一個控制。 標題寫的13倍，好像影片中是指『此元件具有以上超高開關速度1兆赫茲，熱導開關比大於1300%』

[@shihjanhsiao8883]

身爲科技小白 極限大概是聽五分鐘 感謝曲博

[@a70209]

我分兩次聽，曲博說得很請楚，我聽得很模糊！😂😂😂

[@sail]

可以想像成半導體級均熱片或導熱管

[@user_thelongwayaround]

感覺實際的應用就是實驗裝置，但對於封裝結構為什麼還要設計熱開關？直接把開關常開讓熱全部流出去就好了呀，除非還要判斷哪邊比較熱，進而控制單向的熱傳導，但在晶片上應該沒這個問題。

[@user-gk5fn7gz7m]

謝謝曲博分享❤

[@liumichael2617]

我想前面的討論提到晶片反正就直接用散熱材料直接散熱就好何必用開關是很自然的想法。但若事情反過來看，假如要弄奈米級的局部冷卻也許用得上

[@stanley6602]

將積體電路中電晶體接面切換時產生的熱點、控制性的改變並形成對應的散熱通道，應該可以將區域性過熱產生的故障降低，從而提升IC整體的工作溫度。👍

[@oliver603]

請問這個元件是用在封裝上面讓熱流徑向傳導嗎?

[@kuochenyi]

不只熱的問題，最主要的是雪崩問題，為何還有部份線路架構還在用4-6"晶圓生產，因為10"只是產量大，效能高，但不耐用啦！這是為何消費產品可以這樣設計，但軍用或醫療很多還是用舊產品！

[@r97943093]

看到需要石墨稀就PASS... 這玩意已經喊了快20年, 一直無法導入在半導體應用上 始終都是在實驗室裡的產物

[@user-jp9mm3kg2l]

熱電元件，應該與知搭配～～～😊

[@gppo0721]

散熱過程的路徑會不會對其他敏感區域帶來雜訊干擾?

[@rangeo1492]

有一些問題，只有石墨烯時熱導率是多少？ 引用論文的部分沒提到這塊 如果只有石墨烯熱導率會遠超過此方法 為什麼需要控制熱導率分布狀況 部分元件熱敏 不希望高溫？ 畢竟這方法是控制熱導率 所以上限應該要遠超過他能控制的大小才對 不需要控制熱導率 直接插一層石墨烯不是更好 插入的控制層一定是降低熱導率達到控制目標 除非有熱敏元件（本身不產高熱 但需要隔絕熱量以追求準確度） 要不然想不出什麼原因要這樣限制自己 這比較像量子電腦會用到的東西 不是一般電腦會用到的

[@AndysTV]

控制熱導並無法解決 hotspot 問題，但在晶圓上如何參入高熱導材料與解決熱流問題應該才能解決 hotspot 問題

[@laiafbin4495]

同問，我也聽不太懂，如果做得到同時降低整體熱導率(熱點+非熱點區域)，為何需要讓熱導率在高低之間切換呢?

[@cchu1515]

@@laiafbin4495 除非要控制溫度才會切換開關吧。

[@user-vv4wn9yz3f]

工作頻率那麽低目前看起來沒什麽用。 看起來想從基體均云散熱還，但是又未考率調變效效應對散熱面積的影響。 這個做法我感覺像是建立較寬電場通道，當通道產生時有較多面基可散熱。 但這是否意味著體積變大呢。 感覺問題還很多。

[@eeio1k994]

水冷只是用水把熱量 帶到 溫度較低的環境 來與外界 冷熱交換.... 氣冷 , 因為機殼內的氣溫被升高了, 溫差小了, 冷熱交換就不良了... 就像用熱風機 在吹散熱片..

[@user-pw7wn2rs2r]

曲博 導讀，酸民來幹嘛😄😄😄

[@tk5696]

感覺好像是日後熱泵冷氣機的雛型

[@flyinginthecouldy]

不是唱衰!!! 1.全球暖化氣候變遷、背後就是熱量Calories。 2.水之三態固、液、氣變化、隨【焓】值kcal/kg而定 (可逆)。 3.聖嬰現象、極端氣候異常、溫室效應、冰山融化、氣候難民、地表沙漠化、洪水橫流、風 不調、 雨不順、農業生產失調、元凶就是地表熱量Calories超標!! 4.仍舊是熱能(量)Calories發電。 5. 這一切一切都是 Calories在背後運作。 6. 環境惡化呈【遞增函數】呈現 能源以【遞減函數】對應。

[@user-xb1fu7qb7g]

聽起來像是主動式均熱，不過又多了一層均熱不就又增加了熱阻嗎?降低了散熱效率

[@user-pe8zi5os5u]

對晶片的散熱來說導熱率應該是越大越好，不知道有甚麼樣的情況下需要調變導熱率? 這研究如果是比較單純Au, Graphene/Au結構與Graphene/SAM/Au(施加偏壓)結構的導熱率比較應該比較會凸顯這樣做的價值

[@jessishandsome]

要違反熱力學自然方向，是需要輸入更多能量，加上這個設計，只會讓晶片熱量更多 這個元件目的是要讓中心的熱量能均勻分散，而且這個代價是要付出更多的電力與熱量 不知道我理解是否有誤，這個元件就像是現在的半導體製冷片，只是它能被集成進入製程裡面

[@user-vv4wn9yz3f]

​@@jessishandsome我想他不是這個意思

[@user-ek3ex8go9f]

@@jessishandsome 前面有說這是為了熱電設計的，一個熱區過熱但其他區的工作溫度還有餘裕時，就把有餘裕的散熱空間讓給熱點來散熱，使晶片的蒜粒提升。

[@user-fw3ld4ij1g]

之前一直有一個疑問，導熱性的問題能從材料本身改善，哪為什麼不直接將現在的矽晶圓直接改成碳化矽，在碳化矽晶圓上蝕刻電路🤔️ 這問題或許有點天馬行空，但單純唸機械的我還是很想知道😅 希望曲博能解惑一下，感謝🙏

[@laiafbin4495]

碳化矽bandgap比較大，造成Vth較大因此電源電壓降不下來，目前主要用來做高壓power MOS 較不適合用來做CPU等運算電路，且SiC 從 wafer開始就較Si 難製作，看起來仍有滿多技術要克服。

[@linjeffer3511]

怎麼 聽起來 有點像 半導體致冷器 ，不知有什麼不同。 另外 它工作 本身 會不會 産生 廢熱，造成 整體 總功耗 增 加。

[@user-ek3ex8go9f]

所以是把半導體製冷以原子結構封裝進晶片的概念嗎?

[@zxlai0000]

散熱這個問題應該去問蘇姿丰。

[@user-xx7qe4kj2m]

電晶體概念股要火起來了嗎😂

[@nianyyan99]

這種東西光想就知道沒有用, 想到熱飽和就可以預測結果. 做這種東西還不如找更高工作溫度的半導體.

[@ejliao7565]

文字很像直翻，沒有修過，頗失望......

[@alvisbarhara1209]

直接在晶圓表面長一層石墨烯,會不會更加單純?全時均熱效果應該比開關更好吧?至少不需要吃電也就少了開關本身產生的廢熱

[@Ansforce]

它這個實驗用的特殊結構應該是有它的原因，中間夾的SAM層應該是很關鍵，我認為它是試誤法嘗試出來的，直接在晶圓表面長一層石墨烯就沒有這個效果了！

[@alvisbarhara1209]

大概懂了,所以關鍵是中間自組層的材料,現在是找到能讓石墨烯跟金自組的碳硼烷乙醇,目標則是要找到能讓石墨烯跟二氧化矽自組的材料吧?這樣理解不知有沒問題

[@peli2000kimo]

有一個疑問，在CPU時代，會導致超頻甚至溫度高是因為跑大型軟體，而遊戲時代GPU顯卡因應而生，但是還是極度吃CPU(可以理解大型遊戲或軟體吃數據庫跟相依元件）而到了智慧型手機時代中後期的現代，連TPU都有了，但是開個小遊戲5分鐘手機就開始發燙了，這是什麼問題？其實追根究底刨開問題根本並非硬體問題，而是軟體一直以來的千古難題，開發不是難事，難的一直都是維護及優化，就從通訊軟體Line來說，大多數人要的只是一個簡易的通訊app但現在卻塞了一堆雜七雜八，開個Line吃了多少硬體耗能及網路流量？如今又有了AI數據模型，軟體商的挑戰或許真的需要跳脫傳統思維擺脫舊框架，如同雲端來的時代（原以為多數吃耗能的會在網路上就解決，結果等了好幾年，還是在終端設備）台灣軟體商大多也並非消費級而是商業企業用戶，這還是傳統思維又加上消費級門檻又設太高，所以導致好用的消費級app不是大陸就是歐美（如美圖、wink都有導入AI生成）反觀台灣？還是針對特定硬體而生的app（週邊）

[@evanlu8996]

開個小遊戲5分鐘手機就開始發燙了-會不會是發熱源的熱傳導(高到低)到機殼上? 手機設備屬小型封閉式結構，傳導後最好還是在手機外再多一道散熱，以免手機內的熱度無從宣洩，很快就會到達極限溫度而當機。

[@peli2000kimo]

@@evanlu8996 好玩的來了，iPhone 4時代，似乎沒有發燙這個問題😳那時候跑大型遊戲一小時才會感覺溫度，反觀同時期Android手機是效能不足。

[@AdamAdam-gy9fw]

不會啦！台灣有玩美移動在美股.

[@ntr1381]

買一隻有大VC的手機,然後上個散熱背夾

[@codyj5025]

不明覺厲

[@user-ek3ex8go9f]

😂

[@timchen50]

反向思考, 可以利用 AI晶片的廢熱, 來發電

[@user-bp8qv4ph1m]

不懂為何需要控制熱傳導率 散熱就是要高傳導 可能這技術有其他用途吧

[@user-ek3ex8go9f]

cpu有幾種不同的運算區，執行的程式不同時，達到峰值溫度的區域(熱點)就會改變，這時控制各部位的傳導率，把多餘的熱通道讓給熱點提高整體效率。

[@a1283000gtpe]

聽到好想睡覺 因為都聽不懂

[@user-dp7up9co5o]

哇！那現在散熱股還能火熱多久😮

[@user-fm6vs1ow1e]

很久

[@trainlooper]

👽沒事, 有沒有聽說申請專利會..... 曾經有一位發明家, 發明了讓車車很省油的汽車引擎裝置申請專利, 然後這項專利就被冷凍了, 更神奇的後來這位發明者遭到一連串的災難....., 原始設計圖紙被隱藏消失.... 當一項發明可能改變某些淺規則, 且規模達到國家級...... , 以上面車車省油的例子, 假設這項發明上市, 大家加汽油的數量就會變少, 當需求減少的時候價格就會不漂亮, 相關產業鏈會發生大量失業 ...... 所以.... 有能改變人類的發明, 就別想著去申請專利了, 直接開源說不定還比較好 ❓ 因為好壞未知..... (地球上💰當入貝各的發明非常母湯....🚨)

[@user-vo8dg8xq6s]

不要想太多，還可以紅非常久

[@ntr1381]

很久,因為散熱越來越麻煩了

[@user-oi3np4ds7i]

加上面板級封裝 感覺風扇.導管.鰭片又要被回炒了

[@user-fw3ld4ij1g]

面板扇出封能改善散熱的另一關鍵是玻璃基板，但是目前玻璃基板良率似乎不好

[@user-oi3np4ds7i]

@@user-fw3ld4ij1g 其實也不是良率不好 可用的產品也不同 也要看公司 要不要使用 大調度調整研議中

[@user-fw3ld4ij1g]

@@user-oi3np4ds7i 成本考量麻😂 就跟目前一直堆水冷的概念一樣，廠商他們一定知道水冷系統維護費用會高出空冷不少，但也沒辦法，因為不水冷壓不住

[@user-oi3np4ds7i]

@@user-fw3ld4ij1g 水冷系統也很貴 所以之後會分類產品配置 主要是產能不及 百花齊放 雨露均霑

[@SyuAsyou]

我有個疑問是，如果施加電場可以大幅提升熱導率，那為什麼不做一整個晶片面積的單個石墨烯電晶體？只需要對這一大大大顆電晶體施加電場，就可以讓整顆晶片高速散熱，這構想簡單又暴力。

[@Ansforce]

是可以試試看，不過它的物理現象可能不如你所想像的唷！

[@user-vv4wn9yz3f]

因為這跟零件的構造有關。

[@MrYih24211]

我記得很久以前有種東西叫置冷片 用二極體做的薄薄的放在CPU上面的

[@XXX-lh5bs]

​@@MrYih24211 確實很像，透過電流決定是否需要製冷

[@wwf1kane]

哈哈 我只能聽二分鐘 ，建議你不要一直照念，而是用您能理解的方式，簡單講給大家聽，不然我自己去研究就好，何必聽您照稿念呢 您說是不是

[@Ansforce]

@wwf1kane 當然不是，應該是習慣的問題，這個稿子就是我整理過的，大家可能聽不懂的內容也都是我補充的，我在大學讀書的時候，最怕遇到一種老師，就是上課照著課本讀的，照常理思考，照本宣科一定教的很差，沒想到大三那年有位老師，名字和科目名稱我忘了，他是把課本一頁頁直接印成投影片，放大投影到前面照著課本讀，還是英文版的，我原本以為他一定教的很差，沒想到第一堂課就讓我震驚到了！他教的很好，我都有聽懂了！後來我思索原因，因為他不只是讀文字，而且在讀到我們不懂的專有名詞，他都會另外詳細解說，所以才會教的好，這一招就是我現在用的方法。

[@wwf1kane]

@@Ansforce 但是要有基礎啊，一般外行人在什麼都不懂的情況下，連準入門檻都不到，這種方式也很難進入狀況

[@Ansforce]

@@wwf1kane 這個表裡是我所有的影片，下面有＜曲博彩虹頻道＞就是基礎課程，可以從那裡開始。 曲博科技教室已經累積超過1000多部影片，裡面的知識含量很高，可以協助大家了解科技產品的原理與科技公司的發展，但是大家反應在KZbin上不好找，我建立了這個表格方便大家查詢，直接用關鍵字搜尋即可： ansforce.page.link/drjlist

[@-np8vz]

@@Ansforce謝謝你🙏

[@user-kd5fd3wb5x]

他也能講科技，笑死 花了多少才讓YT把影片推播到這裡

[@liwending2992]

天书 看个热闹

[@kingworld7747]

一看原理就二個字：放屁，什麼叫熱導開關？！為什麼以前不用現在用？！如能很好散熱那不用堆疊，只要以前的晶片超級散熱，再加上超頻都會比堆疊強，為什麼不用？！

[@LOLOL-ql2wy]

都說了是原理 不懂喔??

[@timothylee8552]

watch your language !

[@josephtseng8485]

超沒禮貌..

[@yangmf46]

To: @rangeo1492 Without the SAM layer, even if graphene is attached, heat cannot be dissipated! A heat sink needs thermal paste to work.

[@laiafbin4495]

I'm curious about why do we need to switching the heat conduction rate between high/low if it can continuously operate at a high conduction rate? Thank you in advanced.