プロセッサー内部温度を測定する超小型温度センサー(Tiny thermometers offer on-chip temperature monitoring for processors)

2026-03-06 ペンシルベニア州立大学(PennState)

米ペンシルベニア州立大学(Pennsylvania State University)の研究チームは、半導体プロセッサ内部の温度を高精度で測定できる極小サイズの温度センサー(マイクロ温度計)を開発した。近年の高性能プロセッサは発熱が大きく、チップ内部の局所的な温度上昇が性能低下や故障の原因となる。本研究では、ナノスケール材料を利用した極めて小型の温度計をチップ内部に組み込み、動作中の温度分布をリアルタイムで測定する技術を実証した。これにより、プロセッサ内部の「ホットスポット」を正確に把握し、冷却設計や電力管理の最適化が可能になる。将来的には高性能コンピューティングやAI向けプロセッサの信頼性向上、エネルギー効率改善に貢献すると期待されている。

<関連情報>

二次元ヘテロ構造におけるイオン-電子結合による固体温度測定 Solid-state thermometry via ionic–electronic coupling in two-dimensional heterostructures

Dipanjan Sen,Anirban Chowdhury,Safdar Imam,Anshul Rasyotra,Joan M. Redwing,Zdenek Sofer,Alireza Sepehrinezhad,Adri van Duin,Arpan Ghosh,Chen Chen,Vlastimil Mazanek,Thomas S. Ie,Mercouri G. Kanatzidis & Saptarshi Das
Nature Sensers  Published:06 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44460-026-00034-2

プロセッサー内部温度を測定する超小型温度センサー(Tiny thermometers offer on-chip temperature monitoring for processors)

Abstract

The coupling of ionic and electronic transport in solid-state systems offers new opportunities for realizing compact, energy-efficient sensing technologies, yet practical implementations remain limited. Here we introduce a two-dimensional iontronic platform based on field-effect transistors that integrate monolayer MoS2 channels with van der Waals bimetallic thiophosphates (ABP2X6, A = Li, Cu, Ag and so on; B = In, Sc and so on; and X = S and Se) as ionic gate dielectrics to realize on-chip thermometry. Specifically, we exploit thermally activated ion migration within the gate dielectric leading to conductance modulation in the MoS2 channel for temperature sensing. We achieve ~1–2 °C resolution, fast electronic readout and subpicojoule energy consumption in an ultracompact footprint (~1 µm2). Beyond thermometry, these results establish bimetallic thiophosphates as a versatile platform for solid-state iontronics and broaden the functional design space of van der Waals heterostructures for sensing, actuation and adaptive electronics.

0403電子応用
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