Integrirani sustav hlađenja mikročipova
Bilo da se radi o podatkovnim centrima, superračunalima ili prijenosnim računalima: velika količina topline koju stvaraju čipovi i druge poluvodičke komponente jedan je od najvećih problema modernih elektroničkih proizvoda. S jedne strane, ograničava performanse i strukturnu gustoću komponenti. S druge strane, sam proces hlađenja troši puno energije, koja se koristi za hlađenje ventilatora ili tekućinskih rashladnih pumpi.
Kako bi riješili ovaj problem, znanstvenici su proučavali načine poboljšanja učinkovitosti prijenosa topline s čipa na rashladnu tekućinu. Na primjer, metal s boljom toplinskom vodljivošću koristi se kao kontaktna površina između rashladnog sustava i čipa. Međutim, učinkovitost svih metoda u prošlosti nije jako visoka, a s poboljšanjem učinkovitosti odvođenja topline, složenost i troškovi proizvodnje sustava za odvođenje topline također eksponencijalno rastu.
Sada su švicarski istraživači konačno pronašli bolji način da izmisle čip koji ne treba vanjsko hlađenje. Mikrotubule integrirane u poluvodič dovodit će tekućinu za hlađenje izravno oko tranzistora, što ne samo da uvelike poboljšava učinak rasipanja topline čipa, već također štedi energiju i buduće elektroničke proizvode čini ekološki prihvatljivijima. Proizvodnja ovog integriranog hlađenja je jeftinija od prethodnog procesa.
Princip ovog rješenja je da se umjesto hlađenja s vanjske strane čipa, čip hladi izravno iznutra. Rashladna tekućina teče kroz mikrotubule integrirane u poluvodički materijal odozdo, što znači da će se toplina koju stvara tranzistor kao izvor topline izravno odvoditi. Mikrokanal je u izravnom kontaktu s tranzistorima u čipu, čime se ostvaruje bolja veza između izvora topline i kanala za hlađenje. Trodimenzionalne grane rashladnog kanala također pridonose raspodjeli rashladne tekućine i smanjuju tlak potreban za cirkulaciju rashladne tekućine.
Preliminarni test rashladnog sustava pokazuje da može raspršiti više od 1,7 kW topline po kvadratnom centimetru, a samo 0,57 vata snage pumpe po kvadratnom centimetru. To je znatno manje od snage potrebne za vanjske rashladne kanale za jetkanje. "Opaženi kapacitet hlađenja premašuje jedan kilovat po kvadratnom centimetru, što je ekvivalentno 50 puta poboljšanju učinkovitosti u odnosu na vanjsko rasipanje topline", rekli su istraživači.
Integrirano hlađenje mikročipom ima još jednu prednost: jeftinije je od rashladne jedinice dodane izvana. Budući da se rashladni mikro kanali i krugovi čipova mogu izravno uvesti u poluvodiče u proizvodnji, troškovi proizvodnje su niži. Ovaj interno hlađeni mikročip učinit će buduće elektroničke proizvode kompaktnijim i štedljivijim.
