当芯片行业的人评论辩论打算机处理器的发热量问题时，他们总是变得激动起来。2001年，英特尔当时的副总裁帕特·基辛格（Pat Gelsinger）指出，如果最新芯片的温度上升趋势坚持不变的话，到了2005年，它们的温度就会超过核反应堆，而到了2015年就会超过太阳表面。幸运的是，这样的发热灾害通过降落微处理器的开关速率以及采取让数个处理器并行的多核芯片设计得到了缓解。
现在，半导体行业面临其余一个须要办理的发热问题。由于芯片元件变小了，连接它们的铜导线也必须变细。而随着导线变得越来越细，它们的发热量极大地提高了。
人们已经找到了有可能办理这种因连接导致发热的方案——石墨烯，这是一种由单层碳原子构成的奇异材料，是热与电的最佳导体。
材料学家已经把铜作为催化剂用来成长其他的石墨烯。以是加州大学河滨分校的亚历山大·巴兰丁（ Alexander Balandin）和曼彻斯特大学的物理学家，因石墨烯根本研究得到2010年诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Kostya Novoselov）决定把石墨烯留在铜的表面，看看这对材料的热性能有何影响。在揭橥于《纳米快报》（Nano Letter）的论文中，他们写道，铜片两侧覆盖石墨烯而形成的三明治构造可以把铜的散热能力提高25%——对付芯片设计者来说这是个相称大的数字。
巴兰丁说，石墨烯本身彷佛并没有把热量传导走。更确切地说，它改变了铜的构造，提高了金属的导热性能。热量在铜内的流动每每会被金属的晶体构造阻碍。石墨烯改变了这样的构造，使得那些障碍更加分散，从而让热量更随意马虎流动，巴兰丁表示。
降温：近距特写照片展示的是添加石墨烯之前的铜（上图），和添加之后的铜（下图）。
已完成的研究用的是相对较厚的铜片——远比那些打算机芯片中可以找到的铜导线粗。不过巴拉丁估量在更细的铜线中也存在这样的导热效应。他目前正研究粗细和商用打算机芯片导线相仿的的铜—石墨烯导线。
这是个紧迫的问题。今年，英特尔公司估量将发布采取带有14纳米晶体管的产品，用的是同样尺寸乃至更细的铜导线。直径10纳米以下的铜导线不能正常事情，而可以用什么材料还不清楚。“我们还没找到能在10纳米以下事情的互连材料，”部分缘故原由便是过热，萨罗杰·纳亚克（Saroj Nayak）说。他是纽约州特洛伊（Troy）的伦斯勒理工学院集成电子中央（Center for Integrated Electronics at the Rensselaer Polytechnic Institute）的物理学家。
总部设在加利福尼亚州圣克拉拉的半导体设备制造商运用材料公司的电气工程师马吉德·佛德（Majeed Foad）卖力帮助公司跟踪新材料研究。他表示石墨烯的特性令人愉快，但他补充说，由于芯片元件日益小型化，它们对高温变得愈加敏感。而要制造高质量的石墨烯须要相称高的温度——巴兰丁和诺沃肖洛夫要把他们的导线加热到超过1000°C。佛德说在这么高的温度下晶体管和其他芯片元件会被分解。不过，巴兰丁指出，也有实验室的研究表明，至少在实验室条件下，石墨烯可以在较低温度下成长。
无论如何，佛德说，芯片制造商都不会急于接管石墨烯。“改换材料是非常痛楚的事情，以是我们会去挤压现有材料的末了一滴性能。”
很明显，大略地把更多晶体管塞进处理器并把更多的处理器放进芯片中，是撑不了多久的。高端芯片内部已经有50到60千米长的铜导线以及多个核心了。
半导体行业研究同盟（Semiconductor Research Corporation）是位于北卡罗来纳州达勒姆的行业研究协会。它的互连研究主任乔纳森·坎德拉里亚（Jonathan Candelaria）说，增加更多的晶体管不能像过去那样提高性能了。办理之道可能仍是采取完备不同的架构。设计和封装芯片的新方法可以帮助办理发热问题，而且可以给该行业争取利用新材料办理问题的韶光，这些新材料中可能就包括新的石墨烯-铜稠浊材料，坎德拉里亚说。
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