V dnešní době je teplo generované hustým elektronickým zařízením nákladnou spotřebou zdrojů. Aby byl systém udržován na správné teplotě pro optimální výpočetní výkon, spotřebovává chladicí systém ve Spojených státech tolik energie a vody jako všichni obyvatelé Filadelfie. Nyní integrací kanálu pro kapalinové chlazení přímo do polovodičového čipu vědci doufají, že tuto ztrátu výkonového elektronického zařízení alespoň sníží, čímž se sníží, sníží náklady a sníží spotřeba energie.
Elektronická zařízení a systémy pro správu tepla jsou tradičně navrhovány a vyráběny samostatně, říká Elison Matioli, profesorka elektrotechniky na Ecole Institute of Technology ve švýcarském Lausanne. To přináší zásadní překážku pro zlepšení účinnosti chlazení, protože teplo musí cestovat relativně velkou vzdálenost, aby mohlo být odstraněno více materiálů. Například v dnešních procesorech&# 39 sifony tepelného materiálu přenášejí teplo z čipu do objemného vzduchem chlazeného měděného chladiče.
Za účelem získání energeticky efektivnějšího řešení vyvinuli Matioli a jeho kolegové nízkonákladový proces, který umístí 3D síť mikrofluidních chladicích kanálů přímo do polovodičového čipu. Kapalina dokáže lépe odvádět teplo než vzduch. Myšlenkou je udržovat mikrometr chladicí kapaliny mimo horká místa třísky.
Ale na rozdíl od dříve ohlášené technologie mikrofluidního chlazení řekl:" Navrhujeme elektronická zařízení a chladicí systémy od začátku." Proto je mikrokanál umístěn pod aktivní oblastí každého tranzistorového zařízení, kde je jeho teplota nejvyšší, což zvyšuje chladicí výkon 50krát. Ohlásili svůj společný designový koncept v nedávném&„Nature GG“; časopis.
Vědci navrhli technologii mikrokanálového chlazení již v roce 1981 a koncepce procesorů se rovněž věnují začínajícím společnostem, jako je Cooligy. Polovodičový průmysl však přechází z planárních zařízení na trojrozměrná zařízení a směřuje k budoucím čipům s vícevrstvými strukturami, což činí chladicí kanály nepraktickými.&"; Tento druh řešení vestavěného chlazení není vhodný pro moderní procesory a čipy, jako jsou CPU, GG"; řekl Tiwei Wei, který studuje řešení elektronického chlazení v Interuniversity Microelectronics Center a KU Luuven v Belgii. Naopak tento typ chladicí technologie má pro výkonovou elektroniku největší smysl," řekl.
Výkonové elektronické obvody spravují a převádějí elektrickou energii, které jsou široce používány v oblastech, jako jsou počítače, datová centra, solární panely a elektrická vozidla. Používali velkoplošná diskrétní zařízení vyrobená ze širokopásmových polovodičů, jako je nitrid galia. Hustota výkonu těchto zařízení v posledních několika letech prudce vzrostla, což znamená, že musí být" zapojeny s obrovským chladičem," Řekla Matoli.
V poslední době se výkonové elektronické moduly změnily na kapalné chlazení, ať už prostřednictvím studených desek nebo mikrokanálových chladicích systémů. Doposud však byly všechny mikrokanálové chladicí systémy vyráběny samostatně a poté kombinovány s čipy. Spojovací vrstva zvyšuje tepelnou odolnost a kanál a obvodové zařízení nejsou těsně vyrovnány.
GG quot; Vzali jsme to na další úroveň," Řekl Matoli výrobou zařízení a chladicích kanálů ve stejném čipu. Vyleptali trhliny široké po mikronech ve vrstvě nitridu galia potažené na křemíkovém substrátu. Štěrbina je 30 μm dlouhá a 115 μm hluboká. Pomocí speciální technologie leptání plynem rozšiřují mezeru na křemíkovém substrátu a vytvářejí kanál, kterým prochází kapalné chladivo.
Poté vědci použili měď k utěsnění malých otvorů ve vrstvě nitridu galia a vyrobili na ní zařízení. Řekl:" Mikrokanály máme jen v maličkých částech destičky a tyto mikrokanály mají kontakt s každým tranzistorem. Díky tomu je tato technologie efektivnější, protože dokážeme extrahovat hodně tepla z blízkého okolí, ale čerpání, které používáme Síla je velmi malá."
Jako ukázku vědci vytvořili obvod usměrňovače AC-DC složený ze čtyř Schottkyho diod, každá dioda zvládá napětí 1,2 kV, obvod jako tento obvykle vyžaduje chladič velikosti pěsti. Čip obvodu integrovaný do systému kapalného chlazení je ale namontován na desce s plošnými spoji o velikosti USB flash disku. Deska plošných spojů se skládá ze tří vrstev s vyrytými kanály, které dodávají chladicí kapalinu do čipu.
Displej ukazuje, že horká místa s hustotou výkonu vyšší než 1700 W / cm² lze ochladit pouze pomocí čerpacího výkonu 0,57 W / cm². Ve srovnání s dříve uváděným chlazením mikrofluidních kanálů je výkon vylepšen až 50krát.
Wei řekl," Spolehlivost filmu nitridu gália a měděné těsnicí vrstvy by měla být studována v průběhu času. Toto inovativní řešení chlazení je však krokem k&„; nízkonákladový, ultrakompaktní a energeticky úsporný výkonový elektronický chladicí systém." Velký krok vpřed."
Máte-li zájem o naše produkty, navštivte prosímwww.hkram.comtoavemoreinformation.