Τσιπ ψύξης, το μέλλον των ελαφρών υπολογιστικών συσκευών
Ένας από τους κύριους παράγοντες που περιορίζουν την ανάπτυξη τσιπ υψηλής υπολογιστικής ισχύος είναι η ικανότητά τους να απελευθερώνουν θερμότητα. Το θέμα της διάχυσης θερμότητας από τσιπ πάντα βασάνιζε τη βιομηχανία. Ένα τσιπ στο μέγεθος ενός καπακιού καρφιού είναι στην πραγματικότητα μια πηγή θερμότητας 300 watt, αλλά στην πραγματικότητα, το τσιπ είναι ήδη ζεστό όταν είναι πολύ κάτω από αυτήν την κατανάλωση ενέργειας. Η σμίκρυνση και η υψηλή ενσωμάτωση των τσιπ μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική αύξηση της τοπικής πυκνότητας ροής θερμότητας. Η βελτίωση της υπολογιστικής ισχύος και της ταχύτητας φέρνει τεράστια κατανάλωση ενέργειας και παραγωγή θερμότητας.
Μια έκθεση που κυκλοφόρησε από την TSMC δείχνει ότι στο μέλλον, ορισμένα "μεγάλα τσιπ" με εμβαδόν μεγαλύτερη από 500 τετραγωνικά χιλιοστά μπορεί να έχουν σχεδιαστική κατανάλωση ισχύος πάνω από 2000 watt. Παρά τη συνεχή μείωση του μεγέθους της διαδικασίας τσιπ, η πυκνότητα ισχύος αυξάνεται συνεχώς . Μόλις η διεργασία ημιαγωγών εισέλθει στα 2 nm, ο αριθμός των τρανζίστορ και η υπολογιστική ισχύς του τσιπ φυσικά θα αυξηθούν σημαντικά. Η ταχεία αύξηση της υπολογιστικής ισχύος της τεχνητής νοημοσύνης θα συνεχίσει να δημιουργεί σημαντικές προκλήσεις στην ψύξη και την ψύξη των τσιπ εξαιρετικά υψηλής ισχύος. Επί του παρόντος, ολόκληρη η βιομηχανία τσιπ ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης έχει πράγματι εισέλθει σε έναν φαύλο κύκλο «σημαντικά βελτιωμένης απόδοσης και ραγδαία αυξανόμενης κατανάλωσης ενέργειας», δείχνοντας μια τάση «ανταλλαγής κατανάλωσης ενέργειας με απόδοση».
Πρόσφατα, η Frore Systems, μια καινοτόμος λύση ψύξης στερεάς κατάστασης που βασίζεται στο πιεζοηλεκτρικό MEMS, ανακοίνωσε ότι οι φορητοί υπολογιστές εξοπλισμένοι με τη λύση ενεργού τσιπ ψύξης MEMS (AirJet) θα κυκλοφορήσουν στις αρχές του 2023, παρέχοντας καλύτερη απόδοση ψύξης από τους παραδοσιακούς ανεμιστήρες με ταυτόχρονη μείωση του θορύβου. Το τσιπ ψύξης AirJet είναι μια λύση στο πρόβλημα ψύξης που περιορίζει την απόδοση της CPU στους σημερινούς φορητούς υπολογιστές. Είναι μια λεγόμενη «λύση ψύξης στερεάς κατάστασης» που εγκαταλείπει εντελώς τις παραδοσιακές μεθόδους ψύξης με ανεμιστήρα.
Επιπλέον, η Huawei και το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Harbin υπέβαλαν από κοινού αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που ονομάζεται «Diamond Chip». Αυτό είναι ένα αποτελεσματικό τσιπ απαγωγής θερμότητας κατασκευασμένο από υλικά διαμαντιού, το οποίο μπορεί να λύσει το πρόβλημα θέρμανσης των τσιπ υψηλής απόδοσης και να ανοίξει μια νέα διαδρομή για τη βελτίωση της απόδοσης του τσιπ. Το διαμάντι είναι ένας κρύσταλλος που αποτελείται από στοιχεία άνθρακα, με εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες. Το διαμάντι, ως φυσικό ορυκτό, έχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα. Η εφαρμογή του διαμαντιού στην απαγωγή θερμότητας των ηλεκτρονικών τσιπ μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αποτελεσματικότητά τους στη διάχυση θερμότητας. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά υλικά, ανακουφίζει αποτελεσματικά τα προβλήματα που προκαλούνται από τη μακροχρόνια λειτουργία των τσιπ σε υψηλή θερμοκρασία.
Αν και μοναδικές λύσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ορισμένες εφαρμογές, οι περισσότερες αγορές πρέπει να βρουν τρόπους να κάνουν περισσότερα με λιγότερους πόρους, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν περισσότερη λειτουργικότητα ανά watt. Το κόστος που σχετίζεται με αυτό είναι πολύ υψηλότερο από τις προηγούμενες λύσεις.
