Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT), Хьюстонского университета и других, возможно, только что украдкой заглянула в будущее вычислений. Согласно их отчету, опубликованному в журнале Science, оно выглядит гораздо менее зависимым от кремния, чем можно было бы подумать. Заменой может послужить кубический нитрид бора с более низкими температурами, лучшей электропроводностью и улучшенной производительностью, которая может расти вместе с плотностью вычислений.

Однако, как это обычно бывает, мы, вероятно, говорим о десятилетиях исследований, прежде чем реальный продукт, не говоря уже о новой эре производства полупроводников, можно будет довести до готового коммерческого образца. Господство кремния почти во всех областях вычислений — от процессора внутри вашего калькулятора до самого мощного в мире суперкомпьютера — слишком укоренилось за десятилетия, чтобы его можно было так быстро сместить. Этого нельзя сказать об арсениде бора, который еще должен доказать свою эксплуатационную долговечность.

Проблема с кремнием в том, что это компромисс. Это смехотворно плохой теплопроводник — это одна из причин, по которой наша электроника нагревается так сильно, что можно было бы сварить яйцо на процессоре, если бы мы того захотели. Кремний также действительно хорошо справляется только с отрицательно заряженными электронами, упорядоченное движение которых, как вы, возможно, узнали в школе, и есть то, из чего состоит электрический ток. Несмотря на эти недостатки, кремний широко распространен и относительно прост в производстве.

Кубический арсенид бора (c-BAs), сделанный из бора и мышьяка, устраняет обе проблемы кремния. Ведущий профессор машиностроения Массачусетского технологического института Ган Чен назвал его действительно уникальным в мире полупроводников. «Это важно, потому что, конечно, в полупроводниках у нас есть как положительные, так и отрицательные заряды в равной степени. Итак, если вы строите устройство, вам нужен материал, в котором они движутся с меньшим сопротивлением», — сказал Чен.

Он также в 10 раз лучше переносит тепловое воздействие. Это означает, что тепло рассеивается намного быстрее с его поверхности - на самом деле, даже намного быстрее, чем в меди, которая используется в системах охлаждения. В то время как кремний имеет типичную теплопроводность 148 Вт/мК, медь улучшает ее в три раза до 401 Вт/мК. Кубический арсенид бора, с другой стороны, может рассеивать тепло до отметки 1200 Вт/мК. 

«Это впечатляет, потому что я на самом деле не знаю ни одного другого материала, кроме графена, обладающего всеми этими свойствами», — добавил Чен. «И это сыпучий материал, который обладает такими свойствами».

По общему мнению, арсенид бора — идеальный полупроводник. Проблема с арсенидом бора заключается в том, что его гораздо сложнее производить, чем кремний. Соединение до сих пор было произведено только в лаборатории. Партии также неоднородны, что еще больше мутит воду для возможного принятия в качестве полупроводника с массовым преобразованием. В настоящее время исследователи не уверены, можно ли использовать его в практической и экономичной форме. Скорее всего, он не будет так распространен в компьютерном мире как кремний. Тем не менее его можно использовать для критических, особенно выделяющих тепло компонентов, или даже в качестве теплоносителя, встроенного в кремниевые конструкции.

 «Кремний — рабочая лошадка всей отрасли, — говорит Чен. «Итак, хорошо, у нас есть материал, который лучше, но действительно ли он сможет компенсировать индустрию? Мы не знаем».

Так что, возможно, в ближайшее время замены кремнию не предвидится.