广大数码爱好者朋友都知道,这两年有一个热度非常高的高频词那就是“功耗”,高通和联发科近年来所发布的手机处理器功耗普遍较高,由此导致手机极易发热,续航短,体验非常糟糕。
以至于现在各大手机厂商在“散热”方面卯足劲,搞起了军备竞赛,“散热”居然也成了一项重大卖点,非常尴尬。
目前降低处理器功耗的主流思路有三种,一种是开发、采用更先进的处理器架构,目前这种思路的可行性不高。从ARM的A78到X1架构都是以提升功耗换取性能提升的,另外坊间还有消息称下一代的X2架构同样表现不佳,不容乐观。
第二个思路是提升处理器的制造工艺,这个思路行之有效,手机处理器从28纳米过渡到14纳米、7纳米时,效果非常明显,体验确实有了大幅提升。
但是,现在的处理器越来越复杂,集成的功能(包括AI)越来越多,另外还要集成5G基带,实际情况是处理器功能和算力的提升,抵销掉了由于工艺提升所带来的功耗降低的那一部分。因此,处理器从7纳米过渡到5纳米,从4G时代过渡到5G时代,手机整体功耗并没有降低多少,差强人意。
第三个思路简单、粗暴,那就是手机终端厂商采取更强的散热组件,各种黑科技齐上阵,甚至还推出了卡在手机机身上的带风扇的背夹。
这种做法可以将处理器所散发的热量尽快传导出去,可以降低处理器的温度,但是并不能降低处理器的功耗, 对于功耗高所导致的手机续航时间短的问题仍然无济于事。
目前这些方案都不如人意,那么解决“散热”问题还有没有其它的思路呢?——答案是肯定的,有!下面小编就给大家分享一个新思路,也是一个好消息。需要事先强调的是,这绝不是搞噱头、博眼球的小道消息,相关研究已经刊发在权威的《物理评论快报》杂志上。
具体来说,科学家们发现用硅的同位素Si-28所制成的纳米线的导热性能比普通硅高出了150%。大约92%的硅以Si-28的形式存在,约5%的硅以Si-29的形式存在,约3%的硅以Si-30的形式存在。
在处理器中,这些硅的同位素具有相同的电子性能,但Si-29和 Si-30 的“杂质”会在一定程度上阻碍热量的传导流动,降低硅元素的导热性能。
Si-28的导热效率更高这一点并不是新闻,科学家们早就发现了,问题在于之前用Si-28制造组件仅能将热传导率提高约10%左右,比较鸡肋,导热性能没有大幅提高,但成本却提高了不少,所以没有大规模应用。
但是现在不同了,新研究成果表明Si-28的导热性能比普通硅有了飞跃性的提升,那么为此付出增加成本是值得的。
研究团队在两个微型加热器垫之间放置了一条宽度为90纳米的由Si-28所制成的纳米线(图一),向其中一端施加电流,使产生的热量通过纳米线传入另一端,结果显示它的导热性能比天然硅纳米线强150%。
在这个过程中,纳米线的外部形成了一层二氧化硅(图二),抚平了散发热量比较粗糙的硅表面,在纳米线的内部,由于没有其他同位素的缺陷,使得热量能够通过纳米线的核心传递,因此导热性能更高。
这是一项激动人心的发现,如果这种材料和方案被广泛应用,不管是台式机还是手机处理器,散热问题将会得到大幅改善。
另一方面,如果处理器的散热问题可以得到有效地解决的话,那么处理器厂商还可以把性能做得更强,很多时候为了不至于让处理器的功耗和散发的热量过高,必须降低处理器的性能。
目前该方案还存在一些技术难点,其中之一就是利用现有的技术将Si-28与硅的其它同位素分离很困难,而且成本昂贵,但是总体而言,这项研究成杲还是非常有前途的。
注:图一来自于物理评论快报(PHYSICAL REVIEW LETTERS)官网,原文为英文,为方便读者阅读理解,使用机器翻译,翻译内容并不严谨准确,仅供参考。
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