Nanotubi in carbonio ed elettronica a freddo
I computer desktop utilizzano ventole per il raffreddamento dei componenti elettronici. La miniaturizzazione dei circuiti elettronici durante l'aumento delle funzionalità richiede l'utilizzo di tecnologie integrate per la gestione termica direttamente su chip di silicio, ceramica e laminati organici. La gestione termica è quindi una fondamentale tecnologia abilitante e gli scienziati finanziati dall'UE lavorano al progetto THEMA-CNT ("Thermal management with carbon nanotube architectures") istituito per permettere all'UE di avere un vantaggio rispetto ai concorrenti americani e asiatici. THEMA-CNT ha sviluppato la tecnologia di raffreddamento da architetture di nanotubi di carbonio e li ha post-montati su chip/wafer di silicio e pacchetti di ceramica. In alcuni casi, i nanotubi di carbonio sono anche coltivati direttamente sui substrati. La tecnologia risulta pertanto direttamente compatibile con le tecnologie di fabbricazione del silicio e di packaging a micromoduli convenzionali, rendendo più facile e poco costosa la commercializzazione. La gestione termica diventa ancora più complessa e importante nell'impilatura tridimensionale (3D) di wafer di silicio e circuiti integrati. L'integrazione 3D è il mezzo del futuro per una maggiore densità e funzionalità in pacchetti più piccoli con lunghezze di collegamento più brevi. L'innovativa tecnologia di raffreddamento THEMA-CNT è stata dimostrata in tali sistemi 3D impilati (attraverso vie in silicio o TSV) in cui l'accesso di interconnessione verticale (via) passa completamente attraverso un wafer in silicio. Le vie riempite di rame non sono fattibili, poiché l'espansione del rame è maggiore del silicio circostante per la stessa quantità di calore. Ciò causa problemi meccanici e persino rotture che è possibile risolvere con l' impiego di nanotubi di carbonio anziché di rame. Gli scienziati hanno inoltre studiato la salute e sicurezza dei nanotubi di carbonio contenuti all'interno di adesivi a conduzione termica per i prodotti di consumo. Non hanno riscontrato aumenti nell'esposizione dei nanotubi di carbonio rispetto al controllo, confermando la sicurezza dei campioni di prova preparati dal consorzio. La gestione termica è una delle questioni maggiormente cruciali per i dispositivi elettronici ad alte prestazioni attuali e future. I dispositivi di raffreddamento a base di nanotubi efficienti in termini di costi sviluppati nell'ambito del progetto THEMA-CNT hanno un enorme potenziale di mercato. Ciò può portare l'UE in prima linea per un'importante area di sviluppo tecnologico e di ricerca.
Parole chiave
Elettronica, gestione termica, nanotubi di carbonio, silicio, vie, rame
