Учёные создали датчики для процессоров с откликом 100 наносекунд

Учёные из Университета Пенсильвании (Penn State) разработали микроскопические датчики температуры, которые можно размещать непосредственно внутри процессорных чипов. Результаты исследования опубликованы 6 марта в журнале Nature Sensors.

Новые сенсоры изготовлены из двухмерных материалов и имеют размер около одного квадратного микрометра, что позволяет размещать тысячи таких датчиков на одном кристалле. По данным исследователей, устройство способно фиксировать изменение температуры всего за 100 наносекунд.

Современные процессоры обычно используют температурные датчики, расположенные вне кристалла. Это ограничивает скорость и точность контроля нагрева. При этом отдельные транзисторы могут нагреваться быстрее, чем внешние сенсоры успевают зафиксировать изменение температуры, из-за чего система охлаждения часто реагирует на уровне всего ядра, а не отдельных участков чипа.

Новая разработка предполагает размещение датчиков непосредственно в структуре кремниевого чипа. Сенсоры построены на основе биметаллических тиофосфатов — двухмерного материала, в котором ионы могут свободно перемещаться даже при прохождении электрического тока. Исследователи использовали это свойство для регистрации температурных изменений, совмещая движение ионов для измерения температуры и движение электронов для считывания данных.

По словам авторов работы, такие датчики могут потреблять до 80 раз меньше энергии, чем традиционные кремниевые температурные сенсоры, и не требуют дополнительной электроники для работы. При этом технология пока находится на стадии лабораторного прототипа и требует дальнейших испытаний перед возможной интеграцией в серийные процессоры.