Hűtőchipek, a könnyű számítástechnikai eszközök jövője
A nagy számítási teljesítményű chipek fejlesztését korlátozó egyik fő tényező a hőelvezetési képességük. A forgácshőelvezetés kérdése mindig is sújtotta az ipart. Egy körömsapka méretű chip valójában 300 wattos hőforrás, de a valóságban a chip már akkor is perzselően forró, ha jóval ez alatt az energiafogyasztáson van. A chipek miniatürizálása és magas integrációja a helyi hőáram-sűrűség jelentős növekedéséhez vezethet. A számítási teljesítmény és sebesség javulása hatalmas energiafogyasztást és hőtermelést eredményez.
A TSMC által közzétett jelentés azt mutatja, hogy a jövőben egyes, 500 négyzetmilliméternél nagyobb területű "nagy chipek" tervezett energiafogyasztása meghaladja a 2000 watt. A chip-feldolgozási méret folyamatos csökkenése ellenére a teljesítménysűrűség folyamatosan növekszik . Amint a félvezető folyamat 2 nm-re lép, a tranzisztorok száma és a chip számítási teljesítménye természetesen jelentősen megnő. Az AI számítási teljesítményének gyors növekedése továbbra is jelentős kihívások elé állítja az ultranagy teljesítményű chipek hűtését és hűtését. Jelenleg az egész fogyasztói elektronikai chipipar egy ördögi körbe került a „jelentősen javult a teljesítmény és a gyorsan növekvő energiafogyasztás”, ami azt a tendenciát mutatja, hogy „az energiafogyasztást teljesítményre cserélik”.
A közelmúltban a Frore Systems, egy piezoelektromos MEMS-en alapuló innovatív szilárdtest-hűtési megoldás bejelentette, hogy 2023 elején megjelennek a MEMS aktív hűtési chip (AirJet) megoldással felszerelt laptopok, amelyek jobb hűtési teljesítményt nyújtanak, mint a hagyományos ventilátorok, miközben csökkentik a zajt. Az AirJet hűtőchip megoldást jelent a hűtési problémára, amely korlátozza a mai laptopok CPU teljesítményét. Ez egy úgynevezett "szilárdtest-hűtési megoldás", amely teljesen feladja a hagyományos ventilátoros hűtési módszereket.
Emellett a Huawei és a Harbin Institute of Technology közösen kérelmezték a „Diamond Chip” nevű szabadalmat. Ez egy gyémánt anyagokból készült, hatékony hőleadó chip, amely megoldja a nagy teljesítményű forgácsok fűtési problémáját, és új utat nyit a forgácsteljesítmény javítása felé. A gyémánt egy szénelemekből álló kristály, kiváló fizikai és kémiai tulajdonságokkal. A gyémánt, mint természetes ásvány, kiváló hővezető képességgel rendelkezik. A gyémánt alkalmazása az elektronikus chipek hőelvezetésére jelentősen javíthatja azok hőelvezetési hatékonyságát. A hagyományos anyagokhoz képest hatékonyan enyhíti a forgácsok hosszú távú, magas hőmérsékletű működéséből adódó problémákat.
Bár egyes alkalmazásokban egyedi megoldások is használhatók, a legtöbb piacnak meg kell találnia a módját, hogy kevesebb erőforrással többet érjen el, ami azt jelenti, hogy wattonként több funkcionalitást kell elérni. Az ehhez kapcsolódó költségek sokkal magasabbak, mint a korábbi megoldások.
