Напівпровідникова холодильна технологія охолодження
Завдяки безперервному пошуку людських обчислювальних потужностей, все більше і більше транзисторів вставляють у обчислювальний чіп. Щільність кожного обчислювального блоку зростає. У той же час, вища частота також приносить чіпу більшу робочу напругу та енергоспоживання. Можна передбачити, що в наступні кілька років ми продовжимо працювати над покращенням обчислювальної продуктивності мікросхеми, а це також означає, що нам також потрібно постійно вирішувати проблему розсіювання тепла, пов’язану з температурою мікросхеми.
Технологія напівпровідникового холодильного охолодження, заснована на принципі термоелектричного ефекту, є новим методом охолодження з високою керованістю, простим використанням і низькою вартістю. Поступово його почали використовувати в області тепловіддачі.
Термоелектричний ефект - це пряме перетворення напруги, що створюється різницею температур, і навпаки. Простіше кажучи, термоелектричний пристрій, коли є різниця температур між їх двома кінцями, він вироблятиме напругу, а коли до нього прикладається напруга, він також вироблятиме різницю температур. Цей ефект можна використовувати для вироблення електричної енергії, вимірювання температури та охолодження чи нагрівання об’єктів. Оскільки напрямок нагріву чи охолодження залежить від прикладеної напруги, термоелектричні прилади спрощують контроль температури.
У порівнянні з традиційним повітряним і рідинним охолодженням, охолодження напівпровідникових холодильних чіпів має такі переваги: 1 температуру можна знизити нижче кімнатної;
2. Точний контроль температури (за допомогою замкнутого контуру регулювання температури точність може досягати ± 0.1 градус);
3. Висока надійність (холодильні компоненти – це тверді пристрої без рухомих частин, термін служби більше 200 000 годин і низький рівень відмов);
4. Відсутність робочого шуму.
Завдання з охолодженням TE:
1. В даний час коефіцієнт охолодження напівпровідника невеликий, а енергія, що витрачається при охолодженні, значно перевищує холодоємність. Коефіцієнт споживання енергії радіатора Tec занадто низький, і радіатор Tec не може стати основним рішенням для охолодження на цьому етапі.
2. Коли холодильне лезо TEC працює, воно потребує ефективного розсіювання тепла на гарячому кінці, а охолоджується на холодному. Тобто, якщо холодильний пристрій TEC хоче здійснювати охолодження високої потужності та виводити на центральний процесор для розсіювання тепла, його також потрібно постійно розсіювати, що призводить до нездатності високопотужного tec працювати незалежно.
3. Волога в повітрі легко утворює конденсат на частинах нижче кімнатної температури в умовах великої різниці температур навколишнього середовища виробництва tec. Необхідно створити певне середовище герметизації навколо процесора, щоб уникнути ризику утворення конденсату та пошкодження компонентів основної плати.
З удосконаленням процесу щільність транзистора збільшується, а площа кристала ядра ЦП стає все менше і менше. Відповідно до принципу термодинаміки, коли площа теплопровідності менша, для підтримки теплопровідності необхідна більша різниця температур. Традиційна форма розсіювання тепла з меншою різницею температур не може вирішити цю проблему. Навіть якщо енергоспоживання процесора невисоке, він все одно буде серйозно накопичувати тепло, що призведе до занадто низької межі частоти. Природно, Tec має велику різницю температур (температура на кінці поглинання тепла може легко досягати - 20 градусів), що може бути найкращим рішенням для вирішення проблеми малої площі та високої теплопровідності.
