Рішення з рідинним охолодженням для мікросхем

Збільшення щільності транзисторів зменшує енергоспоживання чіпа, але висока щільність транзисторів зробить тепло більш концентрованим, і проблему розсіювання тепла не можна ігнорувати. Розсіювання тепла високопродуктивних чіпів завжди мучило всіх, включно з підприємствами. На додаток до традиційної комбінації повітряного охолодження та кондиціонування повітря, рідинне охолодження також є дуже ефективним вибором. Однак кондиціонування повітря та охолодження повітря призведуть до величезних витрат енергії. Microsoft вирішила розмістити сервер центру обробки даних у морі, щоб покращити ефективність розсіювання тепла.

Складність установки рідинного охолодження на чіп полягає в інтеграції рідинного каналу безпосередньо в конструкцію чіпа. Дослідники вважають, що майбутнім рішенням буде пропуск води між сендвіч-контурами. Хоча це звучить просто, на практиці це дуже важко використовувати. Зараз занурення в непровідну рідину для розсіювання тепла є дуже корисним для чіпів, які використовують технологію укладання, але використання цієї технології в традиційних чіпах стане дуже дорогим і складним для масового виробництва.

TSMC запропонувала три різні кремнієві канали та провела відповідні тести моделювання. У першому методі прямого водяного охолодження вода матиме власний циркуляційний канал і буде безпосередньо витравлена ​​в мікросхемі; По-друге, водяний канал витравлений на кремнієвому шарі на верхній частині чіпа, а шар термоінтерфейсного матеріалу (TIM) із вола (плавлення оксиду кремнію) використовується для передачі тепла від чіпа до шару водяного охолодження; Останнім є заміна шару матеріалу термоінтерфейсу простим і дешевим рідким металом. За ефектом перший спосіб є найкращим, а другий – другим.

Рідинне охолодження чіпів є важливим напрямком для розсіювання тепла напівпровідників у майбутньому. Зрештою, транзистори з більшою щільністю та технологія 3D Packaging у майбутньому перетворять нагрів чіпа з плоского на тривимірний, що не тільки зробить тепло більш концентрованим, але й багатошарове укладання ускладнить передачу тепла. З огляду на зростаючу концентрацію проблем із розсіюванням тепла, водяне охолодження мікросхеми та схема розсіювання тепла можуть бути хорошим способом вирішити проблему теплових проблем мікросхем.