В современных компьютерных процессорах используются полупроводниковые микросхемы, состоящие из миллиардов отдельных транзисторов, каждый из которых может перегреваться под нагрузкой, что приводит к резкому снижению производительности.
Для решения этой проблемы группа исследователей из Университета штата Пенсильвания разработала микроскопический термометр, размером меньше муравьиной антенны, который можно интегрировать в микросхему для точного отслеживания температуры.
Сверхбыстрое отслеживание температуры на микросхемах Используя передовой класс материалов толщиной всего в несколько атомов, известных как двумерные (2D) материалы, команда создала датчики, способные различать незначительные изменения температуры всего за 100 наносекунд — в миллионы раз быстрее, чем моргание глаза.
Чрезвычайно компактная структура датчиков позволяет интегрировать множество из них непосредственно на один компьютерный чип, обеспечивая, по словам исследователей, невероятно эффективный мониторинг температуры.
Команда подробно описала свою работу в статье, опубликованной в журнале Nature Sensors.
По словам Саптарши Даса, профессора инженерных наук имени Экли, профессора инженерных наук и механики в Университете штата Пенсильвания и ведущего автора статьи, точный мониторинг температуры транзисторов — крошечных устройств, управляющих потоком электричества в цепи, — в настоящее время является одним из наиболее сложных аспектов разработки компьютерных чипов или высокопроизводительных интегральных схем.
«Эти чипы быстро нагреваются во время использования, но датчики, отслеживающие их температуру, не встроены в чип», — сказал Дас.
«Один из главных вопросов, который волновал исследователей, заключался в том, возможно ли интегрировать датчики температуры непосредственно в чипы, что позволило бы получать более быстрые и точные показания».
Для достижения этой цели датчик температуры должен быть невероятно маленьким, поскольку традиционные датчики слишком велики и громоздки, чтобы поместиться непосредственно на чипе, пояснил Дас.
Миниатюризация датчиков с использованием новых двумерных материалов.
Чтобы уменьшить размеры своих датчиков до термометров размером всего в один квадратный микрометр
или плитку, в несколько тысяч раз меньшую, чем ширина человеческого волоса, команда использовала новый класс двумерных материалов — биметаллические тиофосфаты , — которые ранее не применялись в тепловых датчиках.
По словам Даса, отличительные свойства этого материала, в частности, способность ионов эффективно перемещаться даже при воздействии электрического тока, позволяют датчикам демонстрировать сильную температурную зависимость, даже при чрезвычайно малых размерах.
Это означает, что физические свойства материала могут динамически изменяться по мере повышения или понижения температуры.
«Моя исследовательская группа активно работает с двумерными материалами, поскольку Университет штата Пенсильвания считается лидером в этой области исследований», — сказал Дас.
«Мы обнаружили, что, используя этот класс материалов, мы можем разработать термодатчики, которые очень быстрые, маломощные и действительно миниатюрные, так что их можно разместить множество на одном чипе».
Соединение ионов и электронов для сенсорики По словам Дипанджана Сена, аспиранта в области инженерных наук и первого автора статьи, этот двумерный материал может «объединять» перенос как ионов, так и электронов — субатомных частиц, которые играют разные роли в передаче энергии.
Хотя улучшение потока электронов может привести к созданию более мощных устройств, более эффективное регулирование ионов в системе может улучшить управление тепловыми процессами и мониторинг, поскольку эти частицы чрезвычайно чувствительны к теплу.
Такое соединение позволяет крошечным датчикам работать, используя те же электрические токи, что и весь чип, а это значит, что они могут обеспечивать чрезвычайно точные показания температуры, не оказывая при этом заметного влияния на производительность чипа.
Дас объяснил, что понимание этой взаимосвязи стало ключом к интеграции датчиков непосредственно на чип.
«То, что обычно нежелательно в промышленности для транзисторов, на самом деле отлично подходит для измерения температуры, поэтому мы действительно постарались использовать это в нашей конструкции», — сказал Дас.
«Вместо того чтобы пытаться удалить эти ионы из системы, мы используем их в своих интересах.
Сочетание этих ионов для измерения температуры и электронов для считывания этих тепловых данных позволяет нам получить чрезвычайно точное, но компактное устройство».
Производство тысяч датчиков на одном чипе Команда использовала передовые приборы в лаборатории нанофабрикации Института материаловедения для изготовления датчиков и размещения тысяч из них на одном компьютерном чипе.
Датчик не только более чем в 100 раз меньше, чем другие передовые конструкции датчиков, но и до 80 раз энергоэффективнее традиционных кремниевых систем, поскольку не требует дополнительной схемы или преобразователей сигналов.
Дас заявил, что, по его мнению, разработанные командой датчики можно интегрировать с существующими технологиями для повышения эффективности и стабильности работы компьютера.
В дальнейшем команда планирует продолжить разработку и изучить новые возможности применения двумерных материалов в проектировании датчиков.
По словам Даса, это исследование может послужить основой для разработки будущих датчиков, способных измерять химическую, оптическую или физическую информацию в невероятно компактном формате.
«Это концептуальное подтверждение работоспособности данной конструкции — её можно миниатюризировать, она потребляет мало энергии и может стать следующим шагом в интеграции мониторинга температуры непосредственно в микросхемы», — сказал Дас.
Сообщает android-robot.com
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- "Продолжаю верить в справедливость и закон". Владислав Бакальчук раскрыл детали судебных разбирательств с бывшей женой Татьяной Ким...
- В Курской области выявили 28 случаев фиктивной регистрации иностранных граждан...
- Принц Гарри и Меган Маркл не могут найти дом после переезда в США...
- Депутат Нилов: у пенсионеров-должников могут удержать до 70% пенсии...
- "Помните про Гитлера". Ксения Собчак заявила, что не любит домашних животных...
- «Это вам не Нива»: Рендерные снимки 5-дверной Suzuki Jimny привели автомобилистов в восторг...
16:28, 08 Окт В США предложили создать комплекс для переработки МКС непосредственно на орбите Создатель компании Lunexus Space Грег Виалле выразил публичное несогласие с планами NASA по сведению МКС с орбиты. Вместо этого он предложил перерабо...
04:28, 02 Сен «Росэл» разработал миниатюрные резонаторы для телекоммуникаций Холдинг «Росэл», входящий в госкорпорацию Ростех, создал новую линейку кварцевых резонаторов. Компоненты отличаются миниатюрными размерами и расширен...
19:11, 06 Апр В сочетании с правильным питанием EMS-тренировки дают заметные результаты уже в короткие сроки EMS-тренировки — это новый и эффективный подход в фитнесе, который сочетает обычную физическую нагрузку с воздействием электрических импульсов на мыш...
16:28, 18 Сен Без предложения инфляция не уйдет // Мониторинг макроэкономики Описывая текущую ситуацию в экономике России в рамках обновленного среднесрочного макроэкономического прогноза, аналитики Института народнохозяйствен...
01:28, 26 Дек Эти миниатюрные роботы с мышцами из микропузырьков могут избавить нас от операций Такие робот-скаты могут решить многие медицинские проблемы.
Команда ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработала уникального мик...
16:28, 20 Мар Акустические метаматериалы способны передавать сложные сигналы непосредственно между водой и воздухом Исследователи из Института материалов IMDEA в сотрудничестве с Нанкинским и Хуачжунским университетами Китая разработали новый акустический метаматер...
01:28, 15 Авг Миниатюрные мембраны открывают дорогу сверхчувствительным датчикам и квантовым технологиям Материаловеды разработали метод получения крошечных мембран из оксидов переходных металлов, которые могут служить основой для квантовых устройств и д...
23:28, 06 Мар Пункт управления на М-12: как цифровые технологии обеспечивают безопасность На 828-м километре трассы М-12 «Восток» в Татарстане завершено дооснащение вспомогательного пункта управления (ВПУ), который стал самым мощным на маг...
00:28, 28 Ноя AirPods научились следить за осанкой: как работает мониторинг наклона головы в наушниках Apple Современные наушники давно перестали быть просто аксессуаром для прослушивания музыки. Производители оснащают их множеством датчиков и систем отслежи...
13:28, 05 Дек Тюменские термы обеспечивают стабильную температуру воды — Яндекс Путешествия Горячие источники в России — это сочетание природной энергии, разнообразных ландшафтов и местных традиций, которые формировали культуру оздоровления ...
13:28, 15 Май «Тяньчжоу-10» доставил на орбиту «углеродный глаз»: Китай начинает тотальный мониторинг парниковых газов 12 мая 2026 года Китай успешно запустил грузовой корабль «Тяньчжоу-10» к национальной орбитальной станции, и на его борту находился прибор, который П...
19:28, 26 Ноя Редкие минеральные побочные продукты обеспечивают устойчивый стимул для инноваций в бетоне Исследователи Университета Флиндерса превращают отходы горнодобывающей промышленности в мощный инструмент устойчивого строительства, доказывая, что в...
15:28, 26 Авг Китайский доктор назвал 3 правила для точного измерения температуры тела Инфекционист, руководитель экспертной группы по лечению COVID-19 в городе Шанхае Чжан Вэньхун рассказал россиянам, как правильно мерить температуру б...
10:28, 21 Май Исторический максимум температуры в Москве может быть побит сегодня Московское небо превратилось в раскаленную духовку. Синоптики Гидрометцентра РФ прогнозируют экстремальный скачок температуры: в интервале с 12:00 до...
07:28, 15 Апр Ноутбуки, не боящиеся падений, пыли, влаги и температуры до 50 градусов. Panasonic представила очень защищённые TouhcBook FZ-56 и FZ-40 Пока без ценыКомпания Panasonic выпустила очень защищённые ноутбуки TouhcBook FZ-56 и FZ-40 для использования в полевых условиях. Это очень громоздки...
07:28, 15 Окт Аномальные морозы и перепады температуры: синоптики ошарашили дачников новым прогнозом погоды - готовьтесь к худшему Аномальные морозы и перепады температуры: синоптики ошарашили дачников новым прогнозом погоды - готовьтесь к худшему Зима 2025-2026 в России обещает ...
18:18, 20 Май Профессиональные компании по аренде мебели обеспечивают логистику и организацию всех процессов на площадке, включая расстановку столов и стульев, оформление банкетных зон и контроль качества Аренда мебели для свадебного торжества становится все более популярной услугой среди молодоженов, стремящихся создать красивое и комфортное пространс...
16:28, 30 Май Запуск «искусственного Солнца» всё ближе: магнит ITER весом 330 тонн успешно охладили до рабочей температуры в -269 градусов Цельсия На строящемся реакторе ITER запустили испытательный комплекс для проверки сверхпроводящих магнитовИнженеры международного термоядерного проекта ITER ...
00:28, 19 Авг 7 лучших процессоров От процессора зависит общая производительность компьютера – как долго он будет «думать» при выполнении той или иной задачи. Учитыва...
20:28, 13 Сен Готовимся к зиме: Xiaomi представила обогреватель Mijia Electric Heater 2 Temperature Control Version за 45 долларов, он разогревается до рабочей температуры за 5 секунд Xiaomi анонсировала свой новый «зимний гаджет» — Mijia Electric Heater 2 Temperature Control Version. Обогреватель уже доступен для...
18:11, 25 Май Тепловентиляторы относятся к универсальному климатическому оборудованию, позволяющему эффективно решать задачи обогрева и поддержания комфортной температуры в помещениях различного назначения Тепловентиляторы относятся к универсальному климатическому оборудованию, позволяющему эффективно решать задачи обогрева и поддержания комфортной темп...
05:28, 18 Дек CPU, GPU, NPU: чем отличаются разные типы процессоров? Каждый из нас наверняка слышал о процессоре. Вот только мало кто знает, что процессоры тоже бывают разные и отвечают за самые разные задачи. Но чем о...
15:28, 06 Янв AMD представила серию мобильных процессоров Ryzen AI 400 Компания AMD на CES 2026 представила линейку мобильных процессоров Ryzen AI 400 (Gorgon Point). В серию вошли семь моделей, все они оснащены процессо...
19:28, 02 Сен У Intel снова проблемы с безопасностью процессоров Новая уязвимость даёт доступ к большому количеству личных данных. Всего-лишь 3 месяца прошло со времени вскрытия серьёзных недочётов безопасности в п...
00:28, 23 Окт Ковальчук заявил о необходимости создания антропоморфных процессоров Президент Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук сообщил «Известиям», что выход из энергетического кризиса ...
00:28, 25 Апр Nvidia создала «операционную систему» для квантовых процессоров Искусственный интеллект берет под контроль квантовую физику: новые алгоритмы Nvidia калибруют кубиты быстрее в 100 раз Глобальный лидер в производств...
04:28, 04 Ноя Sapphire представила серию мини-ПК Edge AI на базе процессоров Ryzen AI 300 Компания Sapphire официально объявила о своём выходе на рынок мини-ПК, представив новую линейку Edge AI. Устройства созданы на базе новейших процессо...
08:28, 22 Окт Lenovo представила новую линейку Copilot+ PC на базе ИИ-процессоров AMD Ryzen Lenovo представила новое поколение настольных компьютеров ThinkCentre на базе процессоров AMD Ryzen AI 300 и NPU, обеспечивающими производительность ...
00:28, 28 Апр 47 тысяч процессоров и 2 экзафлопса вычислительной мощности. В Китае анонсировали суперкомпьютер LineShine Для отвода тепла предусматривается одна из крупнейших в мире жидкостных систем охлажденияВ Шэньчжэне представили проект нового китайского суперкомпью...
11:28, 10 Янв Qualcomm выпустила новые графические драйверы Adreno для ARM-процессоров семейства Snapdragon X Компания Qualcomm выпустила новую версию графического драйвера Adreno под номером 31.0.133.2 для устройств под управлением Windows 11 on ARM на базе ...
18:28, 25 Май Huawei отказывается от закона Мура и переходит к закону Тау при создании новых процессоров Чем они отличаютсяКомпания Huawei перешла от закона Мура, действовавшего на протяжении пяти десятилетий, к закону масштабирования Тау для собственной...
21:28, 29 Авг Intel признаёт, что в этом году у неё не было хорошего предложения на рынке мощных настольных процессоров Компания Intel продолжает признавать свои ошибки и называть свои продукты далеко не самыми лучшими. Теперь вот досталось актуальному поколению процес...
00:28, 19 Апр Наконец-то ответ Intel на Ryzen X3D. Стали известны конфигурации процессоров Nova Lake с кеш-памятью bLLC От 108 до 288 МБПроцессоры Intel Nova Lake-S с кешем bLLC будут предлагать от 108 до 288 МБ кеш-памяти. Инсайдер Jaykihn раскрыл подробности, поделив...
07:28, 18 Мар «Наша цепочка поставок набирает обороты». Nvidia возобновляет производство и поставки графических процессоров H200 в Китай На пресс-конференции, организованной Tom's Hardware в рамках GTC 2026, генеральный директор Nvidia Дженсен Хуанг подтвердил, что компания получил...
07:28, 15 Апр Microsoft распродала все запасы собственных CPU, а Amazon не хватает даже утроенного за год объёма. Рынок ИИ начинает всё сильнее зависеть от процессоров, а не GPU Из-за смещения в сторону агентских ИИНесколько лет рынок ИИ активно развивался, используя GPU ускорители для ИИ, основанные на подобных архитектурах....
12:28, 27 Ноя Intel всё же раздумывает над выпуском процессоров Nova Lake с 52 ядрами и 288 МБ кеша bLLC. Но это суммарный объём кеш-памяти для двух чиплетов Как мы узнали на днях, процессоры Intel Nova Lake получат огромный кеш bLLC только в случае некоторых моделей с разблокированным множителем. Теперь с...
15:28, 19 Апр Почему тесты процессоров в играх в разрешении выше Full HD особо не имеют смысла. Авторы Hardware Unboxed наглядно показали в чём суть Апскейлеры снижают разрешение рендерингаАвторы канала Hardware Unboxed провели необычное тестирование процессоров в играх, чтобы показать, почему мно...
18:28, 23 Окт Intel подняла цены на Raptor Lake из-за провала ИИ-процессоров Lunar Lake По данным DigiTimes, Intel повысила цены на процессоры Raptor Lake примерно на 10% в IV квартале 2025 года. Поводом стал низкий спрос на новое поколе...
14:28, 06 Дек Intel рассчитывает укрепить свои позиции на рынке процессоров с выходом мобильных Panther Lake и настольных Nova Lake Компания Intel делает большие ставки на процессоры Panther Lake и Nova Lake, которые ожидаются в течение 2026 года. Согласно заявлению Intel, она дов...
15:28, 06 Фев Ryzen 7 9800X3D гораздо надежнее Intel Core i9-14900K: крупный ритейлер Mindfactory опубликовал данные по гарантийному возврату процессоров Intel и AMD Свежие данные от крупного немецкого ритейлера Mindfactory позволяют оценить ситуацию с браком процессоров AMD Ryzen 9000. Статистика, собранная на ос...
18:28, 18 Сен Nvidia и Intel объединяются для создания x86-процессоров с графикой RTX, Nvidia инвестирует в Intel 5 миллиардов долларов Неожиданный поворот в деле финансового оздоровления Intel. На выручку компании, пребывающей в кризисе несколько последних лет, пришла Nvidia: компани...
23:28, 06 Окт Какими будут совершенно новые процессоры Core Ultra 300, и в частности Core Ultra X. В сети появились параметры процессоров Panther Lake На днях мы узнали, что в рамках линейки процессоров Panther Lake у Intel появятся модели с новым названием - Core Ultra X. Теперь стало понятно, каки...