Інтегрована технологія охолодження мікрочіпа
Чи то центри обробки даних, суперкомп’ютери чи ноутбуки: велика кількість тепла, що виділяється мікросхемами та іншими напівпровідниковими компонентами, є однією з найбільших проблем сучасних електронних продуктів. З одного боку, це обмежує продуктивність і структурну щільність компонентів. З іншого боку, сам процес охолодження споживає багато енергії, яка використовується для охолодження вентиляторів або насосів рідинного охолодження.
Щоб вирішити цю проблему, вчені вивчали способи підвищення ефективності передачі тепла від мікросхеми до теплоносія. Наприклад, в якості контактної поверхні між системою охолодження і чіпом використовується метал з кращою теплопровідністю. Однак ефективність усіх методів у минулому не дуже висока, і з підвищенням ефективності розсіювання тепла складність і вартість виробництва системи розсіювання тепла також зростають експоненціально.
Тепер швейцарські дослідники нарешті знайшли кращий спосіб винайти чіп, який не потребує зовнішнього охолодження. Мікротрубочки, інтегровані в напівпровідник, подають охолоджуючу рідину безпосередньо навколо транзистора, що не тільки значно покращує ефект розсіювання тепла мікросхеми, але також економить енергію та робить майбутні електронні продукти більш екологічними. Виробництво цього інтегрованого охолодження дешевше, ніж попередній процес.
Принцип цього рішення полягає в тому, що замість охолодження чіпа ззовні чіп охолоджується безпосередньо всередині. Теплоносій протікає через мікротрубочки, інтегровані в напівпровідниковий матеріал знизу, що означає, що тепло, яке генерується транзистором як джерелом тепла, буде розсіюватися безпосередньо. Мікроканал знаходиться в прямому контакті з транзисторами в мікросхемі, що забезпечує кращий зв'язок між джерелом тепла і каналом охолодження. Тривимірні відгалуження каналу охолодження також сприяють розподілу теплоносія і знижують тиск, необхідний для циркуляції теплоносія.
Попереднє випробування системи охолодження показує, що вона може розсіювати понад 1,7 кВт тепла на квадратний сантиметр і лише 0.57 Вт потужності насоса на квадратний сантиметр. Це значно менше, ніж потужність, необхідна для зовнішніх каналів охолодження травлення. «Спостережувана охолоджувальна потужність перевищує один кіловат на квадратний сантиметр, що еквівалентно 50-кратному підвищенню ефективності в порівнянні з зовнішнім розсіюванням тепла», — сказали дослідники.
Вбудоване охолодження мікрочіпа має ще одну перевагу: воно дешевше, ніж блок охолодження, доданий зовні. Оскільки охолоджуючі мікроканали та мікросхеми можуть бути безпосередньо введені в напівпровідники під час виробництва, вартість виробництва нижча. Цей мікрочіп з внутрішнім охолодженням зробить майбутні електронні продукти більш компактними та енергозберігаючими.
