Чіпи охолодження, майбутнє легких комп'ютерних пристроїв
Одним із головних факторів, що обмежують розробку чіпів з високою обчислювальною потужністю, є їх здатність розсіювати тепло. Питання розсіювання тепла мікросхем завжди хвилювало галузь. Мікросхема розміром із ковпачок цвяха насправді є джерелом тепла потужністю 300 Вт, але насправді чіп стає гарячим, коли споживана потужність значно нижча. Мініатюризація та висока інтеграція мікросхем може призвести до значного збільшення локальної щільності теплового потоку. Покращення обчислювальної потужності та швидкості призводить до величезного споживання електроенергії та виділення тепла.
Звіт, опублікований TSMC, показує, що в майбутньому деякі «великі чіпи» з площею понад 500 квадратних міліметрів можуть мати цільове проектне споживання електроенергії понад 2000 Вт. Незважаючи на постійне зменшення розміру чіпа, щільність потужності постійно зростає. . Коли напівпровідниковий процес перейде на 2 нм, кількість транзисторів і обчислювальна потужність чіпа природно значно зростуть. Швидке зростання обчислювальної потужності штучного інтелекту й надалі створюватиме значні проблеми для охолодження та охолодження мікросхем надвисокої потужності. Наразі вся індустрія чіпів споживчої електроніки фактично увійшла в порочне коло «суттєво покращеної продуктивності та швидкого зростання енергоспоживання», демонструючи тенденцію «обміну енергоспоживання на продуктивність».
Нещодавно компанія Frore Systems, інноваційне рішення для твердотільного охолодження на основі п’єзоелектричних MEMS, оголосила, що на початку 2023 року будуть випущені ноутбуки, оснащені системою MEMS з активним охолодженням (AirJet), яка забезпечить кращу ефективність охолодження, ніж традиційні вентилятори, і водночас зменшить рівень шуму. Мікросхема охолодження AirJet — це рішення проблеми охолодження, яка обмежує продуктивність ЦП у сучасних ноутбуках. Це так зване «твердотільне рішення для охолодження», яке повністю відмовляється від традиційних методів охолодження вентилятором.
Крім того, Huawei та Харбінський технологічний інститут спільно подали заявку на патент під назвою «Алмазний чіп». Це ефективний чіп із розсіюванням тепла, виготовлений із алмазних матеріалів, який може вирішити проблему нагріву високопродуктивних чіпів і відкрити новий шлях для покращення продуктивності чіпа. Алмаз — це кристал, що складається з вуглецевих елементів, із чудовими фізичними та хімічними властивостями. Алмаз, як природний мінерал, має чудову теплопровідність. Застосування алмазу для розсіювання тепла електронних мікросхем може значно підвищити ефективність розсіювання тепла. У порівнянні з традиційними матеріалами, він ефективно усуває проблеми, викликані довготривалою високотемпературною роботою чіпів.
Хоча в деяких програмах можна використовувати унікальні рішення, більшість ринків повинні знайти способи зробити більше з меншими ресурсами, що означає більше функціональних можливостей на ват. Вартість, пов’язана з цим, набагато вища, ніж попередні рішення.
