Chip folyadékhűtéses termikus megoldás
A növekvő tranzisztorsűrűség csökkenti a chip energiafogyasztását, de a tranzisztorok nagy sűrűsége koncentráltabbá teszi a hőt, és a hőelvezetés problémáját nem lehet figyelmen kívül hagyni. A nagy teljesítményű chipek hőelvezetése mindig mindenkit sújtott, beleértve a vállalkozásokat is. A hagyományos léghűtés + légkondicionáló kombináció mellett a folyadékhűtés is nagyon hatékony választás. A légkondicionálás és a léghűtés azonban hatalmas energiafogyasztást eredményez. A Microsoft úgy döntött, hogy az adatközpont szerverét a tengerbe helyezi, hogy javítsa a hőelvezetés hatékonyságát.
A folyadékhűtés chipre történő telepítésének nehézsége az, hogy a folyadékcsatornát közvetlenül a chip kialakításába integrálja. A kutatók úgy vélik, hogy a jövőbeni megoldás az, ha hagyjuk, hogy a víz áramoljon a szendvicskörök között. Bár egyszerűen hangzik, a gyakorlatban nagyon nehéz működni. Jelenleg a hőelvezetéshez szükséges nem vezetőképes folyadékba való merülés nagyon hasznos a rakatolási technológiát alkalmazó chipek számára, de ennek a technológiának a hagyományos chipekben való használata nagyon drága és nehezen érhető el a tömegtermelésben.
A TSMC három különböző szilíciumcsatornát javasolt, és elvégezte a megfelelő szimulációs teszteket. Az első közvetlen vízhűtési módszernél a víznek saját keringési csatornája lesz, és közvetlenül a chipbe vésődik; A második az, hogy a vízcsatornát a chip tetején lévő szilíciumréteghez maratják, és a termikus interfész anyag (TIM) ökörréteget (szilícium-oxid fúzió) használják a hő átvitelére a chipről a vízhűtő rétegre; Az utolsó az, hogy a termikus interfész anyagréteget egyszerű és olcsó folyékony fémre cseréljük. A hatás szempontjából az első módszer a legjobb, a második módszer pedig a második.
A chipfolyadék-hűtés fontos irány a félvezető hőelvezetés megoldásához a jövőben. Végül is a nagyobb sűrűségű tranzisztorok és a 3D csomagolási technológia a jövőben a forgácshőt síkról háromdimenziósra teszi, ami nemcsak koncentráltabbá teszi a hőt, hanem a többrétegű egymásra rakás is megnehezíti a hőátadást. Az egyre koncentráltabb hőelvezetési problémákkal szemben a forgácsvízhűtés és a hőelvezetési séma jó módszer lehet a forgácshőenergia-problémák megoldására.
