Mogelijk diamanten in toekomstige processors

Damon Jackson van het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië ziet een diamanten toekomst voor chips, zo lezen we op Reuters. Diamant wordt op dit moment al in andere technologiebranches geprezen om zijn kracht en extreem hoog smeltpunt, wellicht is dit ook de weg voor de toekomst van computerchips. Op dit moment bestaat een computerchip uit silicium met daar bovenop miljoenen transistoren. Doordat de halfgeleiders zo dicht op elkaar gepakt zijn, is hitte een probleem in de ontwikkeling van snellere chipsets.

Jackson begint de fabricage van zijn chips met een natuurlijke diamant van 0,33 karaat, waar hij de circuits op plaatst. Deze wordt vervolgens verzonden naar de University of Birmingham in Alabama, waar professor Yogesh Vohra werkzaam is. Deze professor bezit het patent op het synthetisch fabriceren van diamant uit methaan- en waterstofgas. Vohra verzegelt vervolgens de circuits met een laagje synthetisch diamant. In de toekomst zal het wellicht mogelijk zijn om zowel de onderlaag als de circuits ook van synthetisch diamant te maken, zo zegt hij. Hij denkt daarbij aan een periode van vijf tot tien jaar die nog nodig is om de diamanten zover te ontwikkelen.

In de nabije toekomst is het niet de verwachting dat diamant gebruikt gaat worden in consumentencomputers, omdat de prijs deze vorm van gebruik nog in de weg staat. In speciale apparatuur zou diamant echter wel de uitkomst kunnen bieden, bijvoorbeeld voor satellieten die hun warmte slecht kwijt kunnen wanneer zij door de ruimte zweven. De ontwikkelingskosten voor diamantchips zijn onvoorspelbaar hoog, maar wanneer er nieuwe technieken worden gevonden voor de productie van diamanten zal de prijs dalen.

Reacties (78)

[Michigun]

Even een paar dingen die hier her en der al zijn gezegd op een rijtje zetten.
Synthetisch diamant kan eenvoudig worden geproduceerd op 2 manieren: 1 Hoge Druk Hoge Temperatuur en 2 bij subatmosferische druk met temperatuur tss 650 en 1000 graden celsius.
Bij ons op het Instituut voor Materiaal Onderzoek (IMO) te Diepenbeek (België) en meer specifiek in het onderzoek dat ik doe doperen we diamant om het electrisch geleidend te maken enz... We maken zelfs al diamant diodes en UV sensoren... devices zijn enkel een kwestie van geld, tijd en samenwerking...
Aangaande dit artikel wil ik nog zeggen dat het allemaal opgeklopt is en oud nieuws, wij zijn in ons onderzoeks instituut al enkele jaren bezig met doperen van CVD diamant en zijn een van de eersten (en enige) in de wereld die fosfor dopering kunnen doen. (om N-type diamant te bekomen)

[Molybdenum]

Diamant heeft een enorm goede warmtegeleiding, terwijl het zelf niet elektrisch geleidt. Dat zal het winstpunt zijn: de door de transistoren geproduceerde warmte kan snel afgevoerd worden naar de heatsink.

[The_DoubleU]

Dat je het hele artikel niet leest kan ik begrijpen, maar lees toch alsjeblieft wel eerst de samenvatting door op tweakers.

In de toekomst zal het wellicht mogelijk zijn om zowel de onderlaag als de circuits ook van synthetisch diamant te maken, zo zegt hij. Hij denkt daarbij aan een periode van vijf tot tien jaar die nog nodig is om de diamanten zover te ontwikkelen.

edit:

Vaag, dit had een reaktie moeten zijn op VKGandalf.

[demonite]

Volgens mij hoef je alleen maar de quote te editten om 't recht te zetten.

In het artikel staat het gaat om de hoge smeltings temperatuur.. Maw, nu kan je cpu 2000 graden celcius worden ipv 90 voor je een probleem hebt.

[Molybdenum]

silicium heeft een smeltpunt van 1600 graden, maar je gaat dan je cpu toch ook niet tot die temp. opstoken. die opmerking over het smeltpunt slaat nergens op. raakt wal nog schip. (niet als troll naar de nieuwsposter bedoeld).

[Tarquin]

Die professoren zijn zo te lezen bezig om wat silicontransistoren op een natuur-diamant te lijmen. Daarna dampen ze nog wat diamant eroverheen en is het helemaal afgesloten.

Die syntetische lui zijn echt een stuk verder. Deze professor gebruikt natuurlijke diamant; de synthetische (die overigens GEEN fortuin meer kosten om te maken EN behoorlijke serieuze blokken kunnen maken!) zijn al bezig om sporenelementen zoals Boor toe te voegen zodat de diamant zelf de halfgeleider kan worden.

[boner]

Ehmmmm, diamant is een perfecte isolator. Hoe houd je de kntactpuntjes van de chip vrij van diamant als het opgedampt wordt? later wegetsen kan ook al niet.

[Verwijderd]

Dit was al eerder bekend gemaakt door tweakers.
http://www.tweakers.net/nieuws/23253

[RwD]

Wel handig hoe je de bijbehorende dropdown weet te gebruiken

[Verwijderd]

Tja niet iedereen is king kong

[Daos]

Koolstof is net als Silicium een halfgeleider (Silicium staat in periodiek systeem onder koolstof). Voor een transistor kan je beter Silicium gebruiken omdat er een lagere spanning nodig is om het te laten geleiden (Germanium of de mix van Gallium en Arseen werkt nog beter).
Het gebruikt van koolstof als halfgeleider komt soms voor in vermogenselektronica, maar is niet geschikt voor snelle ic's.


Silicium dat nu gebruikt wordt zit in een mooi kristal. Dit is een tetraeder (Zo'n tetraeder van koolstof noemt men diamant.) Het maken van het kristal kost erg veel energie. Zoveel zelfs dat het maken van een zonnecel meer kost dan het in zijn hele leven oplevert.

Er wordt nu juist veel onderzoek gedaan naar halfgeleiders die niet zo'n eenkristal nodig hebben.


Ik zie het dus niet zo snel gebeuren dat mijn PC een processor heeft van diamant.

[RetepV]

Er bestaat al een productieproces dat silicium op een edelstenen ondergrond gebruikt: Silicon On Sapphire. Dat wordt al lang gebruikt in de ruimtevaart en voor militaire doeleinden. Het grote voordeel is namelijk dat deze chips tegen radioactieve straling kunnen.

Het nadeel van SOS is dat het erg moeilijk is om een hoge integratiegraad te krijgen. Silicium hecht zich maar moeilijk aan saffier, waardoor de transistoren niet kleiner dan een bepaald minimum kunnen zijn. En dat is de werkelijke reden waarom die chips warmer worden dan gewone chips van silicium. Met grotere transistoren moet de spanning ook hoger zijn, en dus wordt er meer warmte gegenereerd.

Misschien dat silicium zich beter hecht aan diamant? Dat zou zeker de ruimtevaart een dikke boost geven. Dan zouden de transistoren kleiner kunnen worden en kunnen er snellere processoren gebruikt gaan worden.

De Mars rovers zijn ook niet zulke intelligente apparaten. Volgens mij voornamelijk omdat er maar relatief weinig processorkracht aan boord is.

[Verwijderd]

Is het niet zo dat diamenten tegewoordig redelijk goed synthetisch kunnen worden geproduceerd?

[Countess]

yup synthetische diametne kunnen gemaakt worden.
de diamand industry was er zelf over in rep en roer.

maar nu hebben ze apperaten die de "echte" (uit de grond) kunnen onderscheiden van de gemaakte.
enige verschil is dat de gemaakte een symmetries druk patroon hebben (omdat er bij het maken continu druk van 4 verschillende kanten komt. waarbij die in de grond hele onregelmatige druk van verschillende kanten krijgen.)

[resink]

Als ik even lichtelijk off topic mag gaan: hoe kan het dan dat de meest zuivere, regelmatig gevormde natuurlijke diamanten de meest waardevolle zijn, terwijl Countess suggereert dat gelijkmatige druk van alle kanten, zoals in fabricage van 'loepzuivere' synthetische diamanten wordt gebruikt, eigenlijk minder waardevolle diamenten oplevert.
Het lijkt me logisch dat zuiverheid, regelmatigheid en uniformheid van het kristal in diamant zowel in juwelen als in meer fysische toepassingen tot de hoogste waardering leidt.

edit:

Dank Durandal!
Ik maak hier overigens wel uit op dat de prijs van natuurlijke diamant slechts 'bij toeval' ongeveer evenhoog moet zijn als van synthetische diamant: bij synthetische diamant betaal je voor het DeBeers-spook (het imago), terwijl je bij synthetische diamant betaalt voor het moeilijke, kostbare productieproces. Schaarste zal bij beide vormen ook een rolletje spelen (lees: 'gecontroleerd vrijgeven aan de markt').

[Durandal]

Dat komt doordat de 'waarde' van een diamant bepaald wordt door het imago, zorgvuldig gevormd door de familie De Beers uit zuidelijk afrika, die het overgrote deel van de wereld productiemarkt in handen heeft.

Ze stellen natuurlijk dat een syntetisch gemaakte diamant geen 'echte' is, en daarom minder kostbaar. De meest perfecte natuurlijk gevormde diamant is dan 'kostbaarder' dan een fysisch betere.

De industrie (en ieder weldenkend mens) laat zich niet meslepen en weet dat de syntetische diamant betere eigenschappen heeft omdat 'ie homogener is.

[Verwijderd]

Juist.. De Beers zijn een stelletje monopolisten..
Een diamant hoeft niet veel duurder te zijn dan een stukje glas of triplex.

Als ik een enorme pers maak, waar je per dag duizenden karaats, zoniet...miljoenen karaats kan maken, kost een diamant geen drol.

Het monopoli houdt een hoop technologische ontwikkelingen tegen.

Diamant als glas (best wel bulletproof)
Diamant als fixatielaag voor processoren(best wel isolerend)
Diamant als optische Switchen (best wel nauwkeurig) (maar is nu gewoon heel duur)
Diamant in Allerlei optische computerdingetjes
Diamant als snij en knip spul (slijt amper en is super scherp)
Diamant als ... etc.
etc.

[Verwijderd]

Het is wel mogelijk om Synthetische Diamanten te maken, maar echt diamanten zijn niet na te maken. Deze maand in de Quest staat er een heel artikel over. Het komt erop neer dat een Synthetische diamant van grafiet gemaakt is wat maar twee verbindingen per atoom heeft en echte van koolstof met 5 verbindingen. Diamant is overigens niet meer het hardste materiaal dat er bestaat. Dit is de Bucky Ball

http://www.natuurwetenschappen.nl/modules.php?name=News&file=article&s id=40

[resink]

Je hebt gelijk dat de Bucky Ball (C60) het hardste molecuul is, en niet meer diamand. Echter een C60 molecuul is slechts 60 atomen groot (duh), terwijl diamand (Cn) oneindig groot kan zijn (theoretisch). Daardoor is diamand nog altijd de hardste stof. (Met 1 molecuuletje C60 kun je niet slijpen of snijden)

[n4m3l355]

er zijn verschillende manieren om diamanten syntheseren waar zeker de mogelijkheden zijn om ze onzuiver te maken waardoor ze nog moeilijker te onderscheiden zijn ook de drukpunten varieren van de techniek die gebruikt wordt.
waar ik meer benieuwd naar ben is hoe ze gaten in de onderste laag gaan aanbrengen aangezien dat in diamant zijnde toch wel lastig is.
tevens worden juist diamanten kunstmatig gemaakt voor industriele doeleindes niet om om te doen. daarvoor is een perfecte diamant natuurlijk ideaal.

[lvh]

Geslepen glas en/of zirconium, maar afaik is het produceren van echte diamant (als stof) bijna onmogelijk. Diamant zoals wij hem kennen (maw in juwelen) al helemaal niet... Het gaat hier over een flinterdun laagje, geen massieve blok :-)

[miw]

Ze kunnen anders tegenwoordig een diamantlaagje opdampen. Dit werkt op basis van een koolstof plasma die in een vacuumruimte gepompd wordt waar het op het te bekleden materiaal hecht. De prijzen van dit procede dalen vrij snel.

[Maurits van Baerle]

Diamant kan prima synthetisch gemaakt worden, het is zelfs niet eens zo heel moeilijk. Je koopt overigens tegenwoordig voor een paar tientjes al een setje diamantboren bij een ijzerwarenhandel.

Diamant als juweel is wel duur omdat dat natuurlijke diamanten zijn. Die zijn goed te herkennen aan hun onzuiverheden die bij de synthetische variant niet of nauwelijks voorkomen. Dat die juwelen zo duur zijn is eigenlijk een soort afspraak. Juwelen worden altijd van natuurdiamant gemaakt, als ze dat niet waren (en dus niet duur) waren het geen dure juwelen, een soort definitie-kwestie dus.

[Bosmonster]

Diamanten kunnen tegenwoordig prima zelfs in flinke formaten synthetisch worden geproduceerd hoor..

Kijk af en toe eens naar Discovery

[Richard]

Het is zelfs zover mogelijk dat je het as van een mens (na crematie uiteraard) met toevoeging van (ik dacht koolstof) in america kon laten omzetten naar een diamand. Je kunt zo je metgezel voor eeuwig bij je dragen in een sieraad. Ik juich dit soort mogelijkheden van syntetische diamand alleen maar toe, wie weet waar we het later op een nuttige manier nog allemaal voor kunnen gebruiken.

[dj.verhulst]

Heb ooit wel eens een proef opstelling gezien dat ze van gewone pindakaas diamanten konden maken ,, het waren hele kleine diamanten....

[Verwijderd]

Neem aan dat het meer was dan een pot pindakaas in de microwave zetten en 3 dagen laten nuken.

[Bosmonster]

Ja, maar dit is nog steeds een kostbaar en tijdrovend proces.

[Verwijderd]

Deze wordt vervolgens verzonden naar de University of Birmingham in Alabama, waar professor Yogesh Vohra werkzaam is. Deze professor bezit het patent op het synthetisch fabriceren van diamant uit methaan- en waterstofgas.

Ik snap je vraag niet het staat gewoon in het artikel

[RetepV]

Methaan en waterstofgas... Hmm, na een flinke maaltijd bruine bonenschotel heb ik wel last van deze gassen, maar diamanten komen er toch niet uit .

Er zit vast nog wat meer achter .

[pfismvg]

Volgens jouw redenatie, gooi een beetje mout, wort, hop en water in een glas en je heb bier..... toch ???..... of is het dan pas bier als je het uitpist?

[Boogie]

bijvoorbeeld voor satellieten die hun warmte slecht kwijt kunnen wanneer zij door de ruimte zweven.

En ik maar denken dat het koud was in de ruimte, volgens mij kun je met een simpele heatpipe alle warmte zo naar buiten afvoeren. Ik ga maar een patentje aanvragen denk ik :-)

[Verwijderd]

Klopt helemaal! Die andere neuzels boven me hebben allemaal de klok horen luiden.

Je kunt warmte verplaatsen door:

1 geleiding: door contact van moleculen tegen elkaar wordt kinetische energie doorgegeven (koelblok)

2 convectie: door een stroom molekulen langs een warm materiaal (water en actieve luchtkoeling werken zo).

3 radiatie: de molekulen zenden electromagnetische straling uit: hoe hoger de temperatuur hoe korter de golflengte. Als een materiaal meer uitzend dan het van zijn omgeving ontvangt koelt een materiaal af tot de elektronen in een molekuul uiteindelijk helemaal stilstaan (niet meer trillen).

In de ruimte gaat dat dus allen door radiatie, maar dan wel heel erg hard.]

[Verwijderd]

2 correcties

1: convectie is in dit verband verplaatscing van warmte door stroming van warme moleculen. Stroming van ene koude vloeistof langs een warm materiaal is een koelmethode die zowel van geleiding (warm materiaal naar vloeistof) als convectie (verplaatsing van de vloeistof) gebruikt maakt.
2: afkoeling door middel van radiatie gaat in de ruimte niet sneller dan in een gasvormig medium.

[delaregulus]

Delaregulus meent: correctie 2 is incorrect, zowel practisch als theoretisch.

Vrijwel elk gas heeft namelijk de eigenschap dat het bepaalde vormen van warmte straling verstrooid en dus ook deels reflecteerd. Dit heeft dus wel degelijk een isolerende werking. Het broeikas effect is hier een gevolg van. Evenals het feit dat de lucht blauw is. In een vaccuum zal dus de afkoeling in het algemeen wel groter zijn.

Bij een gas dat vrijwel niets van het warmte stralings spectrum verstrooid zal wel bij benadering in de buurt komen van de situatie van een vaccuum.

De reden dat afkoeling in de ruimte wel degelijk heel erg hard gaat is omdat in tegenstelling tot op aarde de omgevingstemperatuur (de straling die je opvangt) in de schaduw zo ontzettend laag is dat er vrijwel alleen een uitstroom van warmte is. Daarom krijg je op en heldere nacht wel snel ijs op je voorruit maar als het bewolkt is veel minder. De bewolking (druppeltjes in dit geval) weerkaatst uitgestraalde warmte van de aarde. Om de zelfde reden krijg je onder bomen, carports, bruggen etc ook minder snel ijs.

Ik heb trouwens onze vriend (of vriendin) R4C00N_SL4Y3R omhoog gemod (Grappig +1) omdat ik de reacties daarop wel degelijk de moeite waard vind.

[BramT]

Het is in de ruimte nogal koud en warm: ongeveer 120 graadjes in het zonlicht en -156 in de schaduw (dit is bij onze planeet in de buurt - dichter bij de zon wordt het natuurlijk een aardig stukje warmer)....

Vaak omdraaien dus, ander brand je aan

En je hebt overigens ook nog zoiets als stralingswarmte waar je geen lucht of andere stof voor nodig hebt...

[nhimf]

Klein detail is dat wij eigenlijk nog niet echt kunnen koelen.
Wat wij koelen noemen, is niets meer dan het verplaatsen van warmte.
Een vriezer wordt aan de achterkant erg warm, doordat hij de warmte van binnen naar buiten verplaatst. Bij een CPU geef je de warmte af aan de lucht en die verplaats (blaas je weg) je weer.

In de ruimte, is er niets om warmte aan af te geven, dus kan je ook niet koelen. Een oplossing zou zijn om warmte direct in energie om te zetten, maar dat kunnen we nog niet.

edit:

@ beide heren boven mij, je kan ook warmte verplaatsen _zonder_ lucht, water, metaal van mij part zand, steen, alles kan warmte verplaatsen.

[TheLunatic]

Alles kan warmte verplaatsen ja, maar de ruimte is een vacuum, absolute leegte. Leegte kan geen warmte verplaatsen.

Wat betreft 'echt kunnen koelen'... volgens mij is daar de wet van behoud van energie op van toepassing, dat je warmte niet kwijt kan tenzij je er een andere vorm van energie van maakt, zoals beweging. Tot op heden is het vaker andersom, dat beweging resulteert in warmte (harddisks bijvoorbeeld), hoewel ik niet zeker weet of dat wel met elkaar te maken heeft (die warmte ontstaat tenslotte door de wrijving, die dan wel weer een gevolg is van die beweging).

[nuclear waste]

In de ruimt is de enige manier van warmte-verplaatsing straling, convectie* gebeurt daar ook maar is verwaarloosbaar klein.
*convectie=voortplanten van warmte in vloeistoffen en gassen.

[pvanhooijdonk]

Denk het toch niet ...
De ruimte is zo leeg als een vacuum, er is dus geen luchtmolecule te vinden die die warmte van jouw heatpipe af wil voeren.

[TheLunatic]

Ja, dan moet die warmte wel kunnen worden overgedragen. In de ruimte is geen zuurstof (lucht) die die warmte op kan nemen dus de warmte blijft lekker in je (dan letterlijk) heatpipe.

edit ^^dat dus

[mbuts]

In de ruimte is het probleem dat je enorme tempratuur verschillen hebt, niet in 10 of 20 graden maar meer als 100. Dit verschil word veroorzaakt of de die ene kant wel of niet in de zon staat. Je kan dit met isolatie tegen gaan maar dan kan je niet makelijk warmte afvoeren.

[RetepV]

Ik vraag me af of daar geen gebruik van te maken is. Ze schroeven wel de hele tijd zonnepanelen en kerncentrales aan en in die satellieten. Maar als de ene kant van je satelliet altijd 150 graden is en de andere kant -150 heb je een temperatuursverschil van 300 graden. Daarmee moet je in een vloeistof een convectiestroom op kunnen wekken. En dat kun je misschien in electriciteit omzetten. Misschien een magnetische vloeistof langs een spoel zodat er electronen gaan lopen.

Ik weet dat het niet zo simpel is als ik hier schets . Maar voor het geval dat ik op iets geniaals gestuit ben: dit is Copyright (c) 2004 P. de Vroomen, The Netherlands. Pas dus op met je patenten, want ze zijn vanaf nu prior art .