U današnje vrijeme toplota koju stvara gusta elektronička oprema skupa je potrošnja resursa. Kako bi sistem održao na pravoj temperaturi za optimalne računske performanse, sistem hlađenja u Sjedinjenim Državama troši isto toliko energije i vode koliko i svi stanovnici Filadelfije. Sad, integrišući kanal za hlađenje tečnosti direktno u poluprovodnički čip, istraživači se nadaju da će barem smanjiti taj gubitak u energetskoj elektroničkoj opremi, čineći ga manjim, nižim troškovima i manjom potrošnjom energije.
Tradicionalno, elektronski uređaji i sistemi za upravljanje toplotom se dizajniraju i proizvode odvojeno, kaže Elison Matioli, profesor elektrotehnike na Ecole Institute of Technology u Lozani, Švajcarska. To donosi osnovnu prepreku poboljšanju efikasnosti hlađenja, jer toplota mora preći relativno veliku udaljenost u više materijala da bi se uklonila. Na primjer, u današnjim procesorima&39, sifoni od termalnog materijala prenose toplinu od čipa do glomaznog bakrenog hladnjaka hlađenog zrakom.
Kako bi dobili energetski efikasnije rješenje, Matioli i njegove kolege razvili su jeftin postupak koji 3D mrežu mikrofluidnih rashladnih kanala stavlja direktno u poluvodički čip. Tečnost može ukloniti toplotu bolje od vazduha. Ideja je držati mikrometar rashladne tečnosti dalje od žarišta čipa.
Ali za razliku od prethodno izviještene mikrofluidne tehnologije hlađenja, rekao je:" Mi od početka dizajniramo elektroničke uređaje i rashladne sisteme." Stoga se mikrokanal nalazi ispod aktivnog područja svakog tranzistorskog uređaja, gdje je njegova temperatura najviša, što povećava performanse hlađenja za 50 puta. Oni su izvijestili o svom zajedničkom konceptu dizajna u nedavnom GG-u; Nature GG-u; časopis.
Istraživači su predložili tehnologiju hlađenja mikrokanalima već 1981. godine, a početne kompanije poput Cooligyja također slijede koncept procesora. Međutim, industrija poluvodiča prelazi sa planetarnih uređaja na trodimenzionalne uređaje i kreće se ka budućim čipovima sa višeslojnim strukturama, što kanale za hlađenje čini nepraktičnim." Ova vrsta ugrađenog rješenja za hlađenje nije pogodna za moderne procesore i čipove, kao što su CPU," rekao je Tiwei Wei, koji proučava rješenja za elektroničko hlađenje u Interuniversity Microelectronics Center i KU Luuven u Belgiji. GG, naprotiv, ovakva tehnologija hlađenja ima najviše smisla za energetsku elektroniku, GG; on je rekao.
Energetski elektronički krugovi upravljaju i pretvaraju električnu energiju koja se široko koristi u poljima kao što su računari, data centri, solarni paneli i električna vozila. Koristili su diskretne uređaje velike površine napravljene od poluprovodnika širokog opsega poput galijum nitrida. Gustina snage ovih uređaja naglo je porasla u posljednjih nekoliko godina, što znači da moraju biti GG, povezani s velikim hladnjakom, GG; Rekao je Matoli.
Nedavno su se energetski elektronički moduli okrenuli tečnom hlađenju, bilo putem hladnih ploča ili mikrokanalnih rashladnih sistema. Međutim, do danas su svi mikrokanalni rashladni sistemi proizvedeni odvojeno, a zatim kombinovani sa čipovima. Vezni sloj povećava otpornost na toplinu, a kanal i uređaj kruga nisu usko poravnati.
GG quot; Podigli smo ga na sljedeći nivo," Matoli je rekao, proizvodnjom opreme i rashladnih kanala u istom čipu. Narezali su mikronske pukotine u sloju galijum nitrida presvučenom na silikonskoj podlozi. Prorez je dugačak 30μm i dubok 115μm. Koristeći posebnu tehnologiju nagrizanja plina, oni šire jaz na silikonskoj podlozi da bi stvorili kanal kroz koji prolazi tečna rashladna tečnost.
Zatim su istraživači koristili bakar za zaptivanje sićušnih otvora u sloju galijum nitrida i izrađivali uređaje na njemu. Rekao je: GG; Mi imamo mikrokanal samo u malim dijelovima oblatne, a ti mikrokanali imaju kontakt sa svakim tranzistorima. To ovu tehnologiju čini učinkovitijom jer možemo izvući puno topline iz blizine, ali pumpanje koje koristimo Snaga je vrlo mala."
Kao demonstraciju, istraživači su napravili ispravljački krug AC-DC sastavljen od četiri Schottky diode, a svaka dioda može podnijeti napon od 1,2 kV, za takav krug obično je potreban hladnjak veličine šake. Ali čip kruga integriran sa sistemom za tečno hlađenje postavljen je na štampanu ploču veličine USB fleš diska. Ploča se sastoji od tri sloja na kojima su ugravirani kanali za isporuku rashladne tečnosti na čip.
Ekran pokazuje da se žarišta gustine snage veće od 1700 W / cm² mogu rashladiti sa samo 0,57 W / cm² snage pumpanja. U usporedbi s prethodno prijavljenim hlađenjem mikrofluidnog kanala, performanse su poboljšane 50 puta.
Wei je rekao, GG: Pouzdanost filma galijum nitrida i bakarnog brtvenog sloja treba proučavati s vremenom. Ali ovo inovativno rješenje za hlađenje korak je prema GG, jeftinom, ultra kompaktnom i štedljivom elektronskom sistemu hlađenja." Veliki korak naprijed."
Ako ste zainteresirani za naše proizvode, posjetitewww.hkram.comimati više informacija.