υγρό ψυκτικό θερμικό διάλυμα για Chip
Η αυξανόμενη πυκνότητα τρανζίστορ μειώνει την κατανάλωση ισχύος του τσιπ, αλλά η υψηλή πυκνότητα των τρανζίστορ θα κάνει τη θερμότητα πιο συγκεντρωμένη και το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας δεν μπορεί να αγνοηθεί. Η απαγωγή θερμότητας των τσιπ υψηλής απόδοσης ταλαιπωρούσε πάντα τους πάντες, συμπεριλαμβανομένων των επιχειρήσεων. Εκτός από τον παραδοσιακό συνδυασμό ψύξης αέρα και κλιματισμού, η υγρή ψύξη είναι επίσης μια πολύ αποτελεσματική επιλογή. Ωστόσο, ο κλιματισμός και η ψύξη του αέρα θα φέρουν τεράστια κατανάλωση ενέργειας. Η Microsoft επέλεξε να τοποθετήσει τον διακομιστή του κέντρου δεδομένων στη θάλασσα για να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της απαγωγής θερμότητας.
Η δυσκολία εγκατάστασης υγρού ψύξης στο τσιπ έγκειται στην ενσωμάτωση του καναλιού υγρού απευθείας στο σχέδιο του τσιπ. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η μελλοντική λύση είναι να αφήσουμε το νερό να ρέει μεταξύ των κυκλωμάτων σάντουιτς. Αν και ακούγεται απλό, είναι πολύ δύσκολο να λειτουργήσει στην πράξη. Προς το παρόν, η βύθιση σε μη αγώγιμο υγρό για απαγωγή θερμότητας είναι πολύ χρήσιμη για τσιπ που χρησιμοποιούν τεχνολογία στοίβαξης, αλλά η χρήση αυτής της τεχνολογίας σε παραδοσιακά τσιπ θα γίνει πολύ ακριβή και δύσκολο να επιτευχθεί μαζική παραγωγή.
Το TSMC πρότεινε τρία διαφορετικά κανάλια πυριτίου και διεξήγαγε σχετικές δοκιμές προσομοίωσης. Στην πρώτη μέθοδο άμεσης ψύξης με νερό, το νερό θα έχει το δικό του κανάλι κυκλοφορίας και θα χαραχθεί απευθείας στο τσιπ. Το δεύτερο είναι ότι το κανάλι νερού είναι χαραγμένο στο στρώμα πυριτίου στην κορυφή του τσιπ και το στρώμα υλικού θερμικής διεπαφής (TIM) από βόδι (σύντηξη οξειδίου του πυριτίου) χρησιμοποιείται για τη μεταφορά θερμότητας από το τσιπ στο στρώμα ψύξης νερού. Το τελευταίο είναι η αντικατάσταση του στρώματος υλικού θερμικής διεπαφής με απλό και φθηνό υγρό μέταλλο. Όσον αφορά το αποτέλεσμα, η πρώτη μέθοδος είναι η καλύτερη και η δεύτερη μέθοδος είναι η δεύτερη.
Η ψύξη με υγρό τσιπ είναι μια σημαντική κατεύθυνση για την επίλυση της απαγωγής θερμότητας ημιαγωγών στο μέλλον. Εξάλλου, τα τρανζίστορ υψηλότερης πυκνότητας και η τεχνολογία 3D Packaging στο μέλλον θα κάνουν τη θερμότητα του τσιπ από επίπεδο σε τρισδιάστατο, γεγονός που όχι μόνο θα κάνει τη θερμότητα πιο συγκεντρωμένη, αλλά και η στοίβαξη πολλαπλών στρώσεων θα κάνει τη μεταφορά θερμότητας πιο δύσκολη. Ενόψει των ολοένα και πιο συγκεντρωμένων προβλημάτων απαγωγής θερμότητας, το σύστημα ψύξης νερού με τσιπ και απαγωγής θερμότητας μπορεί να είναι ένας καλός τρόπος για την επίλυση του προβλήματος των θερμικών προβλημάτων των τσιπ.
