Inovacije u tehnologiji hlađenja optimalno su rješenje za razvoj elektroničkih uređaja visokih performansi
Kako se čipovi stalno približavaju visokoj gustoći, visokoj integraciji i visokoj računskoj snazi, njihova snaga i gustoća snage neprestano rastu, a "visoka toplinska gustoća" postala je glavno usko grlo u razvoju tehnologije poluvodiča velike snage. S obzirom na stalni porast potrošnje energije čipa, tehnologija hlađenja tekućinom dobiva sve veću pozornost. Međutim, zbog visokih troškova i složenih rješenja, trenutna tehnologija panela s vodenim hlađenjem još je daleko od idealnog rješenja za odvođenje topline u industriji.
U teoriji, što je niža temperatura čipa, dulji mu je životni vijek i stabilnije performanse. Ali da bi se postigle niže temperature čipova, troškovi hlađenja koje industrija treba platiti su previsoki, a točka ravnoteže poboljšanja performansi uz isto tako razmatranje troškova još nije postignuta. U tom smislu, industrija može usvojiti različite tehnološke kombinacije ili surađivati na razvoju srodnih proizvoda za različite materijale za disipaciju topline, tehnologije i scenarije primjene, kako bi se istražila optimalna rješenja pod trenutnim troškovno prihvatljivim uvjetima.
Kada potrošnja energije dosegne desetke ili stotine vata, potrebno je koristiti toplinsku cijev za izvođenje topline iz čipa. Nakon što se toplina proširi na veća rebra za raspršivanje topline, koristi se ventilator za njeno upuhivanje, što uključuje kombinaciju apsorpcije topline promjene faze, provođenja topline i tehnologije konvekcije topline. Do sada je velika većina računala i poslužitelja usvojila ovu kombinaciju toplinskih cijevi, rebara i ventilatora. Međutim, kako potrošnja energije CPU-a postupno doseže 300 watta, 500 watta ili čak 800 watta, tada je maksimalni kapacitet rasipanja topline toplinske cijevi i ventilatora bio prekinut. Zbog nemogućnosti prilagodbe razvoju industrije korištenjem dugogodišnjih rješenja toplinskih cijevi i ventilatora, moraju se usvojiti tehnologije rasipanja topline hlađenja tekućinom kao što su vodeno hlađene ploče.
Zbog kontinuiranog povećanja potrošnje energije čipova, nove tehnologije hlađenja kao što je ploča za tekuće hlađenje dobivaju sve veću pozornost. U usporedbi s konvekcijom vjetra toplinskih cijevi s rebrima i ventilatorima, hladna ploča s tekućinom usvaja metodu konvekcije tekućine, koja provodi izmjenu topline kroz protok tekućine većom brzinom i s većom učinkovitošću. Međutim, zbog visoke cijene i složenih rješenja, tehnologija tekućeg hlađenja još nije postigla rast veličine. Međutim, također je postao nezaobilazan u nekim scenarijima primjene velike snage, budući da nema idealnijeg rješenja u industriji.
Od grijaćeg čipa preko uređaja do konačnog proizvoda, postoji potreba za hlađenjem na svakoj razini i poveznici, što uključuje različite materijale za podršku, materijale za sučelje i temeljne materijale. Istodobno, primjena različitih tehnologija odvođenja topline ili scenarija primjene rezultira različitim tehničkim pravcima i rješenjima. A to će sigurno imati različite potencijalne razvojne prilike i različite tehnološke izazove.
Osnovni elementi tehnologije toplinskog hlađenja uključuju količinu topline koju generira sam čip, intenzitet protoka topline po jedinici površine te udaljenost i volumen na koji toplina može difundirati. Obično je disipacija topline proces difuzije topline s vrlo velike izlazne topline ili žarišne točke proizvodnje u veći prostor. Ovaj proces prijenosa topline je serijski i bilo koja veza u njemu može postati toplinsko usko grlo. Disipacija topline je sustav prijenosa korak po korak, kao što je od toplinske točke A do B, C od D do E, a zatim do F. Ako je učinkovitost prijenosa između AB, BC ili CD niska, konačni rezultat može bilo da učinkovitost hlađenja od A do F nije dovoljno visoka. Dakle, svaka veza treba kontinuirano poboljšavati svoju toplinsku sposobnost kako bi izbjegla da postane usko grlo na cijelom putu. Za čipove ultra-visoke gustoće i module čipova (MCM), mora razviti ultimativno održivo tehnološko rješenje za hlađenje.
