3 月 9 日消息，當地時間 3 月 6 日發表在《自然 · 傳感器》（Nature Sensors）上的一篇論文顯示，賓夕法尼亞州立大學的研究人員開發出了他們所稱的微型溫度傳感器，其尺寸小到可直接嵌入處理器芯片內部。

據了解，這種傳感器采用一類新型二維材料制成，能在 100 納秒內檢測到溫度變化，賓州州立大學的新聞稿稱，這比人眼眨眼的速度快數百萬倍，且體積僅 1 平方微米。如此微小的尺寸意味著，單個芯片上可集成數千個這樣的傳感器。

目前處理器的溫度傳感器都置于芯片裸片外部，這限制了熱監測的速度與精度。這一差距至關重要：單個晶體管的溫度飆升速度，往往快于外部傳感器的響應速度，這迫使芯片對整個核心采取保守的熱節流，而非針對局部熱點做出響應。賓州州立大學的設計則通過將傳感單元直接集成到硅片中，并利用芯片中已有的電流來解決這一問題。

該傳感器由雙金屬硫代磷酸鹽制成，這是一種此前未用于熱傳感領域的二維材料。這種材料的關鍵特性是：即使在通電狀態下，其離子仍能自由移動。芯片工程師在設計晶體管時通常會設法消除這一特性，但賓州州立大學團隊反其道而行之，將離子傳輸用于溫度檢測，電子傳輸用于讀取熱數據。

研究人員表示，由此制成的傳感器無需額外電路或信號轉換器，功耗是傳統硅基熱傳感器的不到 1/80。

賓州州立大學工程科學與力學教授、該論文通訊作者薩普塔什 · 達斯說：“工業界在晶體管中通常不想要的特性，對熱傳感來說卻非常理想，因此我們在設計中充分利用了這一點。我們沒有試圖從系統中去除這些離子，而是將它們為我所用。”

他進一步解釋，將離子用于溫度傳感、電子用于讀取熱數據的結合方式，讓團隊造出了精度極高且極為緊湊的器件。

不過達斯明確表示，這項工作目前還只是概念驗證。盡管傳感器已在該校材料研究所納米制造實驗室完成制備與測試，但要實現商用芯片集成，還需要芯片制造商對該工藝進行大規模驗證。

即便如此，其已展示出的性能指標 ——100 納秒響應時間、1 平方微米面積、無需額外電路，已經解決了不少阻礙片上熱監測進入量產硅片的關鍵限制。