Термичен разтвор за охлаждане на чипове

Нарастващата плътност на транзистора намалява консумацията на енергия на чипа, но високата плътност на транзисторите ще направи топлината по-концентрирана и проблемът с разсейването на топлината не може да бъде пренебрегнат. Разсейването на топлината на високопроизводителните чипове винаги е измъчвало всички, включително предприятията. В допълнение към традиционната комбинация от въздушно охлаждане и климатизация, течното охлаждане също е много ефективен избор. Въпреки това, климатизацията и въздушното охлаждане ще донесат огромна консумация на енергия. Microsoft избра да постави сървъра на центъра за данни в морето, за да подобри ефективността на разсейването на топлината.

Трудността при инсталиране на течно охлаждане на чипа е да се интегрира течният канал директно в дизайна на чипа. Изследователите смятат, че бъдещото решение е водата да тече между сандвич вериги. Въпреки че звучи просто, на практика е много трудно да се работи. Понастоящем потапянето в непроводяща течност за разсейване на топлината е много полезно за чипове, използващи технология за подреждане, но използването на тази технология в традиционните чипове ще стане много скъпо и трудно за постигане на масово производство.

TSMC предложи три различни силициеви канала и проведе съответните симулационни тестове. При първия метод за директно водно охлаждане водата ще има собствен циркулационен канал и ще бъде директно гравирана в чипа; Вторият е, че водният канал е гравиран към силициевия слой в горната част на чипа и слоят от вол от термичния интерфейс (TIM) (сливане на силициев оксид) се използва за пренасяне на топлина от чипа към слоя за водно охлаждане; Последният е да се замени термичният интерфейсен материален слой с прост и евтин течен метал. По отношение на ефекта, първият метод е най-добрият, а вторият метод е вторият.

Течното охлаждане на чипове е важна посока за решаване на полупроводниковото разсейване на топлината в бъдеще. В крайна сметка транзисторите с по-висока плътност и технологията за 3D опаковане в бъдеще ще направят чипа да се нагрява от равнина до триизмерна, което не само ще направи топлината по-концентрирана, но също така многослойното подреждане ще направи преноса на топлина по-труден. Пред лицето на все по-концентрираните проблеми с разсейването на топлината, водното охлаждане на чипове и схемата за разсейване на топлината може да бъде добър начин за решаване на проблема с топлинните проблеми на чипа.