вградени апликации на охладителната система в охлаждането на процесора
Независимо дали става въпрос за центрове за данни, суперкомпютри или лаптопи: голямото количество топлина, генерирана от чипове и други полупроводникови компоненти, е един от най-големите проблеми на съвременните електронни продукти. От една страна, той ограничава производителността и структурната плътност на компонентите. От друга страна, самият процес на охлаждане консумира много енергия, която се използва за вентилатори за охлаждане или помпи за течно охлаждане.
За да решат този проблем, учените са изучавали начини за подобряване на ефективността на преноса на топлина от чипа към охлаждащата течност. Например, метал с по-добра топлопроводимост се използва като контактната повърхност между охладителната система и чипа. Въпреки това, ефективността на всички методи в миналото не е много висока, а с подобряването на ефективността на разсейване на топлината сложността и производствените разходи за система за разсейване на топлината също се повишават експоненциално.
Сега, швейцарски изследователи най-накрая са намерили по-добър начин да измислят чип, който не се нуждае от външно охлаждане. Микротубулите, интегрирани в полупроводника, ще донесат охлаждащата течност директно около транзистора, което не само значително подобрява ефекта на разсейване на топлината на чипа, но и пести енергия и прави бъдещите електронни продукти по-екологични. Производството на това интегрирано охлаждане е по-евтино от предишния процес.
Принципът на това решение е, че вместо охлаждане от външната страна на чипа, чипът се охлажда директно вътре. Охлаждащата течност тече през микротубулите, интегрирани в полупроводниковия материал отдолу, което означава, че топлината, генерирана от транзистора като източник на топлина, ще бъде разсеяна директно. Микроканълът е в пряк контакт с транзисторите в чипа, което установява по-добра връзка между източника на топлина и охлаждащия канал. Триизмерните клони на охлаждащия канал също допринасят за разпределението на охлаждащата течност и намаляват налягането, необходимо за циркулацията на охлаждащата течност.
Предварителното изпитване на охладителната система показва, че може да разсее повече от 1,7 kW топлина на квадратен сантиметър, а само 0,57 вата мощност на помпата на квадратен сантиметър. Това е значително по-малко от мощността, необходима за външни оформители охладителни канали. "Наблюдаваният охладителен капацитет надвишава един киловат на квадратен сантиметър, което е еквивалентно на 50 пъти подобрение на ефективността при външно разсейване на топлината", заявиха изследователите.
Интегрираното охлаждане с микрочип има друго предимство: то е по-евтино от охлаждащия модул, добавен външно. Тъй като охлаждащите микро канални и чип вериги могат да бъдат директно въведени в полупроводниковите продукти в производството, производствените разходи са по-ниски. Този вътрешно охладен микрочип ще направи бъдещите електронни продукти по-компактни и енергоспестяващи.
