液氮的沸騰溫度僅為 77 開爾文 (-196 °C)。將電子設備冷卻到如此寒冷的溫度可以提高性能，但當今的晶體管在設計時并未考慮低溫。在12月初于舊金山舉行的2023 年IEEE 國際電子器件會議(IEDM) 上，IBM研究人員展示了首款針對液氮冷卻進行優化的先進CMOS晶體管。

納米片晶體管將溝道分成一堆薄硅片，這些薄硅片完全被柵極包圍。IBM 高級研究員Ruqiang Bao表示：“納米片器件架構使我們能夠在指甲蓋大小的空間內安裝 500 億個晶體管。” 這些晶體管有望取代當前的 FinFET 技術，并用于 IBM 首款 2 納米原型處理器。納米片技術是縮小邏輯器件尺寸的下一步；該技術與液氮冷卻相結合可能會帶來更好的性能。

研究人員發現，與在大約 300 K的室溫條件下運行相比，在 77 K下運行的器件性能提高了一倍。Bao 表示，低溫系統具有兩個關鍵優勢：載流子散射更少和功耗更低。減少散射可以降低電線中的電阻，讓電子更快地穿過設備。結合較低的功率，設備可以在給定電壓下驅動更高的電流。

將晶體管冷卻至77 K還可以提高器件“開”和“關”位置之間的靈敏度，從一種狀態切換到另一種狀態所需的電壓變化更小。這可以顯著降低功耗。反過來，降低電源電壓可以通過減小晶體管寬度來幫助縮小芯片尺寸。然而，晶體管的閾值電壓（在源極和漏極之間創建導電溝道或切換到“導通”位置所需的電壓）隨著溫度降低而增加，這是一個關鍵挑戰。

以當今的制造技術很難降低閾值電壓，因此 IBM 研究人員選擇了一種集成兩種不同金屬柵極和雙偶極子的新方法。CMOS 技術由成對的n型和p型晶體管組成，它們分別摻雜有電子施主和受主。研究人員設計了他們的 CMOS 芯片，通過向每個晶體管添加不同的金屬雜質，在n型和p型晶體管的界面上形成偶極子。這種添加降低了電子穿過能帶邊緣所需的能量，從而形成更高效的晶體管。

據報道，英特爾其中一個新的散熱解決方案是基于3D均熱板，在充滿液體的密封扁平金屬內，利用最小的空間和改進的沸騰增強涂層來分散沸騰能力。研究表明，內部具有凹槽狀特征的珊瑚狀散熱器設計，在浸沒式液冷散熱的外部傳熱系數方面潛力最大。英特爾設想這些超低熱阻的3D均熱板，集成在使用增材制造技術制造的珊瑚狀浸沒式液冷散熱器內。

英特爾尋找另一種方法是使用流體噴射器陣列來冷卻最高功率的設備，由人工智能調節，可以在芯片的熱點上噴射冷夜以去除熱量。英特爾的散熱技術不完全是為了提高效率和節約能源，新的散熱技術可以讓芯片在更低的溫度下運行，從而在相同功率下提高5%至7%的性能。