Integreret mikrochip køleteknologi
Uanset om det er datacentre, supercomputere eller bærbare computere: den store mængde varme, der genereres af chips og andre halvlederkomponenter, er et af de største problemer ved moderne elektroniske produkter. På den ene side begrænser det komponenternes ydeevne og strukturelle tæthed. Til gengæld bruger selve køleprocessen en del energi, som bruges til køleventilatorer eller væskekølepumper.
For at løse dette problem har forskere studeret måder at forbedre effektiviteten af varmeoverførsel fra chippen til kølevæsken. For eksempel bruges et metal med bedre varmeledningsevne som kontaktflade mellem kølesystemet og chippen. Effektiviteten af alle metoder i fortiden er imidlertid ikke særlig høj, og med forbedringen af varmeafledningseffektiviteten stiger kompleksiteten og fremstillingsomkostningerne ved varmeafledningssystemet også eksponentielt.
Nu har schweiziske forskere endelig fundet en bedre måde at opfinde en chip på, der ikke behøver ekstern køling. Mikrotubulierne integreret i halvlederen vil bringe kølevæsken direkte rundt om transistoren, hvilket ikke kun i høj grad forbedrer chippens varmeafledningseffekt, men også sparer energi og gør fremtidige elektroniske produkter mere miljøvenlige. Produktionen af denne integrerede køling er billigere end den tidligere proces.
Princippet i denne løsning er, at i stedet for at køle fra ydersiden af chippen, køles chippen direkte inde. Kølevæsken strømmer gennem mikrotubulierne integreret i halvledermaterialet nedefra, hvilket betyder, at den varme, der genereres af transistoren som varmekilde, vil blive spredt direkte. Mikrokanalen er i direkte kontakt med transistorerne i chippen, hvilket skaber en bedre forbindelse mellem varmekilden og kølekanalen. De tredimensionelle grene af kølekanalen bidrager også til fordelingen af kølevæske og reducerer det nødvendige tryk til kølevæskecirkulation.
Den foreløbige test af kølesystemet viser, at det kan afgive mere end 1,7 kW varme pr. kvadratcentimeter og kun 0.57 watt pumpeeffekt pr. kvadratcentimeter. Dette er væsentligt mindre end den effekt, der kræves til eksterne ætsning af kølekanaler. "Den observerede kølekapacitet overstiger en kilowatt pr. kvadratcentimeter, hvilket svarer til en 50 gange forbedring i effektivitet i forhold til ekstern varmeafledning," sagde forskerne.
Den integrerede mikrochipkøling har en anden fordel: den er billigere end køleenheden tilføjet eksternt. Fordi kølemikrokanal- og chipkredsløb kan indføres direkte i halvledere i produktionen, er fremstillingsomkostningerne lavere. Denne internt kølede mikrochip vil gøre fremtidige elektroniske produkter mere kompakte og energibesparende.
