加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）的工程師為了解決降低計算機芯片性能的“熱聚合點”問題，開發出一種新的半導體材料：無缺陷砷化硼。這種材料與其他已知的半導體或金屬材料相比能更能高效地吸取和散除熱量。

該材料可能會徹底改變計算機處理器和其他電子產品的熱管理設計，也會提高如LED這種基于光效應設備的熱管理效率。

UCLA機械和航天工程系的胡永杰（音譯，Yongjie Hu）教授主持了這項研究工作，并將最新研究成果發表在近期的“科學”雜志上。

計算機處理器持續縮小到納米級別后，一個芯片上可能集成有數十億個晶體管。摩爾定律描述了芯片尺寸縮小的一般規律。摩爾定律預測，每兩年芯片上的晶體管數量將翻一番。較小的新一代芯片有助于使計算機更快、更強大，并能夠完成更多的工作。但是大的工作量也意味著芯片會產生更多的熱量。

為了優化電子產品的性能，熱管理技術的重要性日益增加。電子產品出現高溫問題的原因有兩個：首先，隨著晶體管體積的縮小，在相同的尺寸范圍內將產生更多的熱量。這些熱量聚集在一起會使芯片溫度升高，進而降低處理器的運行速度。在芯片熱量集中嚴重的“熱聚合點”上溫度飆升更加迅速，嚴重降低處理器的性能。其次，為保持處理器的低溫性能，常常要消耗大量的額外能量才能完成處理器的散熱工作。如果CPU一開始就沒有那么熱，那么它們的工作速度可以更快，并且散熱消耗的能量也會減少。

UCLA發表的這篇文章總結了胡永杰和他的學生多年的研究結果，其中包括材料設計、材料制作、模型預測和溫度的精確測量等。

UCLA研究團隊制造的這種世界首例無缺陷砷化硼材料，其導熱系數創歷史記錄，比目前使用的碳化硅和銅等材料高三倍多，因此，可以很快地帶走原來聚集在熱量集中區域的熱量。

胡永杰表示：“這種材料可以大大提高芯片的性能，減少從小型產品到最先進的計算機數據中心等各類電子設備的能源需求。它優良的半導體特性和經過證明的導熱能力，決定了這種材料具有很好的應用潛力，目前的芯片制造工藝就可以大規模使用它。它可以取代當前最先進的計算機半導體材料，并徹底改變電子行業?！?/p>

該研究的其他作者是UCLA胡永杰研究小組的研究生：康宗生（音譯，Joonsang Kang）、李曼（音譯，Man Li）、吳歡（音譯，Huan Wu）和Huuduy Nguyen。

這項研究除了對電子和光子學設備產生重大影響外，還總結出一種關于熱量在材料中傳遞的物理基礎的新見解。

胡永杰總結說：“團隊的研究工作取得成功證明了實驗和理論結合在新材料研發工作中的巨大作用，我相信這種方法將繼續推動能源、電子和光子學等眾多領域的科學前沿向前發展。