Mikro csatornás CPU hűtőrendszer
Legyen szó adatközpontokról, szuperszámítógépekről vagy laptopokról: a chipek és más félvezető alkatrészek által termelt nagy mennyiségű hő a modern elektronikai termékek egyik legnagyobb problémája. Egyrészt korlátozza az alkatrészek teljesítményét és szerkezeti sűrűségét. Másrészt maga a hűtési folyamat sok energiát fogyaszt, amit hűtőventilátorokhoz vagy folyadékhűtő szivattyúkhoz használnak fel.
A probléma megoldása érdekében a tudósok olyan módszereket tanulmányoztak, amelyek segítségével javítható a chip és a hűtőfolyadék közötti hőátadás hatékonysága. Például egy jobb hővezető képességű fémet használnak érintkezési felületként a hűtőrendszer és a chip között. A múltban azonban minden módszer hatásfoka nem túl magas, és a hőleadás hatékonyságának javulásával a hőleadó rendszer összetettsége és gyártási költsége is exponenciálisan emelkedik.
Svájci kutatók most végre jobb módszert találtak egy olyan chip feltalálására, amely nem igényel külső hűtést. A félvezetőbe integrált mikrotubulusok a hűtőfolyadékot közvetlenül a tranzisztor köré juttatják, ami nemcsak a chip hőelvezető hatását javítja nagymértékben, hanem energiát takarít meg, és környezetbarátabbá teszi a jövőbeni elektronikai termékeket. Ennek az integrált hűtésnek az előállítása olcsóbb, mint az előző eljárás.
Ennek a megoldásnak az az elve, hogy a chipen kívülről történő hűtés helyett közvetlenül a chip belsejében történik a hűtés. A hűtőfolyadék alulról áramlik át a félvezető anyagba integrált mikrotubulusokon, ami azt jelenti, hogy a tranzisztor, mint hőforrás által termelt hő közvetlenül elvezetik. A mikrocsatorna közvetlen kapcsolatban áll a chipben lévő tranzisztorokkal, ami jobb kapcsolatot hoz létre a hőforrás és a hűtőcsatorna között. A hűtőcsatorna háromdimenziós ágai szintén hozzájárulnak a hűtőfolyadék elosztásához és csökkentik a hűtőfolyadék keringéséhez szükséges nyomást.
A hűtőrendszer előzetes tesztje azt mutatja, hogy négyzetcentiméterenként több mint 1,7 kW hőt tud leadni, és mindössze 0,57 watt szivattyúteljesítményt négyzetcentiméterenként. Ez lényegesen kisebb, mint a külső maratási hűtőcsatornákhoz szükséges teljesítmény. "A megfigyelt hűtőteljesítmény meghaladja az egy kilowatt/négyzetcentimétert, ami a külső hőelvezetéshez képest 50-szeres hatékonyságnövekedésnek felel meg" - mondták a kutatók.
Az integrált mikrochipes hűtésnek van még egy előnye: olcsóbb, mint a külsőleg hozzáadott hűtőegység. Mivel a hűtő mikrocsatorna és chip áramkörök közvetlenül beépíthetők a félvezetőkbe a gyártás során, a gyártási költség alacsonyabb. Ez a belső hűtésű mikrochip kompaktabbá és energiatakarékosabbá teszi a jövőbeni elektronikai termékeket.
