Мікроканальна система охолодження процесора
Чи то центри обробки даних, суперкомп’ютери чи ноутбуки: велика кількість тепла, що виділяється чіпами та іншими напівпровідниковими компонентами, є однією з найбільших проблем сучасних електронних виробів. 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 вивчають шляхи підвищення ефективності передачі тепла від чіпа до теплоносія. Наприклад, в якості поверхні контакту між системою охолодження і чіпом використовується метал з кращою теплопровідністю. Однак ефективність усіх методів у минулому не дуже висока, і з підвищенням ефективності тепловідведення складність і вартість виготовлення системи тепловідведення також зростають в геометричній прогресії.
Тепер швейцарські дослідники нарешті знайшли кращий спосіб винайти чіп, який не потребує зовнішнього охолодження. Мікротрубочки, інтегровані в напівпровідник, забезпечать охолоджуючу рідину безпосередньо навколо транзистора, що не тільки значно покращує ефект розсіювання тепла чіпа, але також економить енергію та робить майбутні електронні продукти більш екологічними. Виробництво цього комплексного охолодження дешевше, ніж попередній процес.
Принцип цього рішення полягає в тому, що замість охолодження мікросхеми зовні, чіп охолоджується безпосередньо всередині. Охолоджувач протікає через мікротрубочки, інтегровані в напівпровідниковий матеріал знизу, а це означає, що тепло, що виробляється транзистором як джерелом тепла, буде розсіюватися безпосередньо. Мікроканал безпосередньо контактує з транзисторами в мікросхемі, що забезпечує кращий зв'язок між джерелом тепла і каналом охолодження. Тривимірні гілки каналу охолодження також сприяють розподілу теплоносія і зменшують тиск, необхідний для циркуляції теплоносія.
Попереднє випробування системи охолодження показало, що вона може віддавати більше 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. «Спостережена охолоджуюча потужність перевищує один кіловат на квадратний сантиметр, що еквівалентно 50-кратному підвищенню ефективності в порівнянні з зовнішнім тепловідведенням», — сказали дослідники.
Охолодження вбудованого мікрочіпа має ще одну перевагу: воно дешевше, ніж охолоджуючий пристрій, доданий ззовні. Оскільки мікроканальні і мікросхеми охолодження можуть бути безпосередньо введені в напівпровідники на виробництві, вартість виробництва нижча. Цей мікрочіп з внутрішнім охолодженням зробить майбутні електронні вироби компактнішими та енергозберігаючими.
