近年來，摩爾定律的發(fā)展方向似乎遇到了一些瓶頸。按照此前的預期，集成電路的晶體管數量有望每隔一段時間翻番。但現實是，隨著制程的不斷演進，熱管理已成為了芯片突破的一個重要挑戰(zhàn)。好消息是，弗吉尼亞大學工程學院和西北大學的研究人員們，剛剛打造了一種基于新型聚合物的電路絕緣材料，特點是能夠在較小的空間內達成更高的功率。

COF-5 介電層阻抗測量(圖自：Nature Materials)

據悉，由弗吉尼亞大學機械與航空工程學系教授 Patrick E. Hopkins 和西北大學化學系教授 Will Dichtel 帶領的這支多學科研究小組，正在發(fā)明一種有望隨著尺寸的不斷縮小而保持芯片不發(fā)高燒的新型材料。

在今日發(fā)表于《自然材料》期刊的一篇文章中，他們隆重介紹了一種將電串擾做到最小化的電絕緣材料，且其具有超低的介電常數(ultra-low-k)。

該材料能夠通過控制電流以消除信號串擾，使得電子產品能夠進一步突破當前的性能極限。理想情況下，它還能夠將電流引起的有害熱量從電路中帶走。

隨著芯片制程不斷變小和晶體管密度的不斷提升，發(fā)熱造成的困擾也在成倍增長。為此，Patrick E. Hopkins 教授決定尋找一種超低介電常數的新材料。

盡管此前已經相關領域探索了很長一段時間，但除非通過機械工程、化學、材料科學、電氣工程等多學科的集思廣益，這個目標還是很難單獨達成的。

SCITechDaily 指出，Patrick E. Hopkins 教授是該校多功能材料集成計劃的領導者之一，并且匯聚了來自多個工程學科的研究人員，以配制出這種具有優(yōu)異特性的新材料。

研究一作 Ashutosh Giri 表示，化學團隊意識到了材料的熱特性，接著從更多的維度去探索，而機械與材料團隊可以從分子工程水平上去作深入了解。

Will Dichtel 教授補充道，他們正在打造只有一個原子那么厚(簡稱 2D)的聚合物薄板，并通過在特定的體系結構中對其進行分層，以控制它們的性能。

通過改進生產高質量 2D 聚合物薄膜的方法，研究團隊正在積極應用這種新型材料，以滿足在致密芯片上讓晶體管規(guī)模更加密集的小型化要求。

展望未來，這項技術有望在半導體(芯片制造)行業(yè)發(fā)揮巨大的潛力，因其不僅具有超低介電常數、又具有超高的傳熱性能。

感興趣的朋友，可移步至《Nature Materials》查看全文，原標題為《Thermally conductive ultra-low-k dielectric layers based on two-dimensional covalent organic frameworks》。