Verlustleistung und Wärmeentwicklung in Halbleitern?

Prozessoren sind ja die mit am wichtigsten und häufigsten Halbleiter. Sie verbraten bekanntlich sehr viel Leistung und müssen deshalb intensiv und ausgeklügelt gekühlt werden.

Wo her kommt eigentlich diese Wärme?

Die Verlustleistung und somit die Wärmeentwicklung in einem Halbleiter entsteht dadurch, dass bei jedem Schaltvorgang einige hunderttausend Elektronen den spezifischen Widerstand von Leiterbahnen und Halbleiterschichten überwinden müssen.

Wird der Halbleiter, hier als Beispiel der Prozessor, getaktet, also aufgrund steigender und fallender Taktflanke die Elektronen ständig hin und her bewegt und das auch noch extrem schnell (GHz), dann entsteht sehr schnell eine extreme Wärmeentwicklung.

Seit langem sind Forscher daran interessiert die Zahl der Elektronen zu reduzieren. Im besten Fall würde sich die zu bewegenden Elektronen auf eins reduzieren. Die Verlustleistung und somit auch die Wärmeentwicklung wären auch bei hohen Taktraten sehr gering.