Toplinska otopina za hlađenje čipa
Povećana gustoća tranzistora smanjuje potrošnju energije čipa, ali visoka gustoća tranzistora učinit će toplinu koncentriranijom, a problem odvođenja topline ne može se zanemariti. Rasipanje topline čipova visokih performansi uvijek je mučilo sve, uključujući poduzeća. Uz tradicionalnu kombinaciju hlađenja zraka i klimatizacije, hlađenje tekućinom također je vrlo učinkovit izbor. Međutim, klimatizacija i hlađenje zraka donijet će ogromnu potrošnju energije. Microsoft je odlučio staviti poslužitelj podatkovnog centra u more kako bi poboljšao učinkovitost odvođenja topline.
Poteškoća ugradnje tekućeg hlađenja na čip je integrirati tekući kanal izravno u dizajn čipa. Istraživači vjeruju da je buduće rješenje pustiti vodu da teče između sendvič krugova. Iako zvuči jednostavno, vrlo je teško djelovati u praksi. Trenutno je uranjanje u nevodljivu tekućinu za odvođenje topline vrlo korisno za čipove koji koriste tehnologiju slaganja, ali korištenje ove tehnologije u tradicionalnim čipovima postat će vrlo skupo i teško postići masovnu proizvodnju.
TSMC je predložio tri različita silicijska kanala i proveo relevantne simulacijske testove. U prvoj metodi izravnog vodenog hlađenja, voda će imati vlastiti kanal za cirkulaciju i biti će izravno urezana u čip; Drugi je da je vodeni kanal urezan u sloj silicija na vrhu čipa, a sloj toplinskog sučelja (TIM) od vola (fuzija silicij oksida) koristi se za prijenos topline od čipa do sloja za hlađenje vodom; Posljednja je zamjena sloja materijala toplinskog sučelja jednostavnim i jeftinim tekućim metalom. Što se tiče učinka, prva metoda je najbolja, a druga metoda je druga.
Tekuće hlađenje čipa važan je smjer za rješavanje rasipanje topline poluvodiča u budućnosti. Uostalom, tranzistori veće gustoće i tehnologija 3D pakiranja u budućnosti će učiniti da se čip zagrijava iz ravnine u trodimenzionalni, što ne samo da će toplinu učiniti koncentriranijim, već će i višeslojno slaganje otežati prijenos topline. Suočeni sa sve koncentriranijim problemima odvođenja topline, shema hlađenja vodenom strugom i sheme odvođenja topline može biti dobar način za rješavanje problema toplinskih problema čipa.
