Ενσωματωμένη τεχνολογία ψύξης μικροτσίπ
Είτε πρόκειται για κέντρα δεδομένων, υπερυπολογιστές ή φορητούς υπολογιστές: η μεγάλη ποσότητα θερμότητας που παράγεται από τσιπ και άλλα εξαρτήματα ημιαγωγών είναι ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα των σύγχρονων ηλεκτρονικών προϊόντων. Από τη μία πλευρά, περιορίζει την απόδοση και τη δομική πυκνότητα των εξαρτημάτων. Από την άλλη πλευρά, η ίδια η διαδικασία ψύξης καταναλώνει πολλή ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για ψύξη ανεμιστήρες ή αντλίες υγρής ψύξης.
Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι επιστήμονες έχουν μελετήσει τρόπους βελτίωσης της απόδοσης της μεταφοράς θερμότητας από το τσιπ στο ψυκτικό. Για παράδειγμα, ένα μέταλλο με καλύτερη θερμική αγωγιμότητα χρησιμοποιείται ως επιφάνεια επαφής μεταξύ του συστήματος ψύξης και του τσιπ. Ωστόσο, η απόδοση όλων των μεθόδων στο παρελθόν δεν είναι πολύ υψηλή και με τη βελτίωση της απόδοσης απαγωγής θερμότητας, η πολυπλοκότητα και το κόστος κατασκευής του συστήματος απαγωγής θερμότητας αυξάνονται επίσης εκθετικά.
Τώρα, Ελβετοί ερευνητές βρήκαν επιτέλους έναν καλύτερο τρόπο να εφεύρουν ένα τσιπ που δεν χρειάζεται εξωτερική ψύξη. Οι μικροσωληνίσκοι που είναι ενσωματωμένοι στον ημιαγωγό θα φέρουν το ψυκτικό υγρό απευθείας γύρω από το τρανζίστορ, το οποίο όχι μόνο βελτιώνει σημαντικά την επίδραση απαγωγής θερμότητας του τσιπ, αλλά εξοικονομεί ενέργεια και κάνει τα μελλοντικά ηλεκτρονικά προϊόντα πιο φιλικά προς το περιβάλλον. Η παραγωγή αυτής της ολοκληρωμένης ψύξης είναι φθηνότερη από την προηγούμενη διαδικασία.
Η αρχή αυτής της λύσης είναι ότι αντί να ψύχεται από το εξωτερικό του τσιπ, το τσιπ ψύχεται απευθείας μέσα. Το ψυκτικό υγρό ρέει μέσω των μικροσωληνίσκων που είναι ενσωματωμένοι στο υλικό ημιαγωγών από κάτω, πράγμα που σημαίνει ότι η θερμότητα που παράγεται από το τρανζίστορ ως πηγή θερμότητας θα διαχέεται απευθείας. Το μικροκανάλι βρίσκεται σε άμεση επαφή με τα τρανζίστορ στο τσιπ, γεγονός που δημιουργεί μια καλύτερη σύνδεση μεταξύ της πηγής θερμότητας και του καναλιού ψύξης. Οι τρισδιάστατοι κλάδοι του καναλιού ψύξης συμβάλλουν επίσης στην κατανομή του ψυκτικού και μειώνουν την πίεση που απαιτείται για την κυκλοφορία του ψυκτικού.
Η προκαταρκτική δοκιμή του συστήματος ψύξης δείχνει ότι μπορεί να διαχέει περισσότερο από 1,7 kW θερμότητας ανά τετραγωνικό εκατοστό και μόνο 0,57 watt ισχύος αντλίας ανά τετραγωνικό εκατοστό. Αυτή είναι σημαντικά μικρότερη από την ισχύ που απαιτείται για τα εξωτερικά κανάλια ψύξης χάραξης. «Η παρατηρούμενη ικανότητα ψύξης υπερβαίνει το ένα κιλοβάτ ανά τετραγωνικό εκατοστό, που ισοδυναμεί με 50 φορές βελτίωση στην απόδοση σε σχέση με την εξωτερική απαγωγή θερμότητας», ανέφεραν οι ερευνητές.
Η ενσωματωμένη ψύξη μικροτσίπ έχει ένα άλλο πλεονέκτημα: είναι φθηνότερο από τη μονάδα ψύξης που προστίθεται εξωτερικά. Επειδή τα κυκλώματα μικροκαναλιών και τσιπ ψύξης μπορούν να εισαχθούν απευθείας σε ημιαγωγούς στην παραγωγή, το κόστος κατασκευής είναι χαμηλότερο. Αυτό το μικροτσίπ με εσωτερική ψύξη θα κάνει τα μελλοντικά ηλεκτρονικά προϊόντα πιο συμπαγή και εξοικονομούν ενέργεια.
