A hűtési technológia innovációja az optimális megoldás az elektronikai eszközök nagy teljesítményű fejlesztéséhez
Ahogy a chipek a nagy sűrűség, a nagy integráltság és a nagy számítási teljesítmény felé haladnak, teljesítményük és teljesítménysűrűségük folyamatosan szárnyal, és a "nagy hősűrűség" a nagy teljesítményű félvezető technológia fejlesztésének fő szűk keresztmetszetévé vált. A chipek energiafogyasztásának folyamatos növekedése miatt a folyadékhűtéses hűtési technológia egyre nagyobb figyelmet kap. A magas költségek és a komplex megoldások miatt azonban a jelenlegi vízhűtéses paneltechnológia még mindig távol áll az ipar ideális hőelvezetési megoldásától.
Elméletileg minél alacsonyabb a chip hőmérséklete, annál hosszabb az élettartama, és annál stabilabb a teljesítménye. Az alacsonyabb forgácshőmérséklet eléréséhez azonban az iparágnak túl magas hűtési költséget kell fizetnie, és még nem sikerült elérni azt az egyensúlyi pontot, hogy a teljesítményt a költségek figyelembevétele mellett javítsák. Ebben a tekintetben az ipar különböző technológiai kombinációkat alkalmazhat, vagy együttműködhet a kapcsolódó termékek kifejlesztésében különböző hőelvezetési anyagokhoz, technológiákhoz és alkalmazási forgatókönyvekhez, hogy optimális megoldásokat tárjon fel a jelenlegi költségek elfogadható feltételei mellett.
Amikor az energiafogyasztás eléri a több tíz vagy több száz wattot, hőcsövet kell használni a chip hőexportálására. Miután a hő átterjed a nagyobb hőleadó bordákra, ventilátorral fújják azt, ami a fázisváltó hőelnyelés, hővezetés és hőkonvekciós technológia kombinációját foglalja magában. Eddig a PC-k és szerverek túlnyomó többsége a hőcsövek, bordák és ventilátorok ezt a kombinációját alkalmazta. Mivel azonban a CPU fogyasztása fokozatosan eléri a 300 wattot, az 500 wattot vagy akár a 800 wattot is, akkor a hőcső és a ventilátor maximális hőleadó képessége megszakadt. Mivel az évek óta tartó hőcső- és ventilátormegoldások révén képtelenség alkalmazkodni az ipar fejlődéséhez, folyadékhűtéses hőelvezetési technológiákat kell alkalmazni, mint például a vízhűtéses panelek.
A chipek energiafogyasztásának folyamatos növekedése miatt egyre nagyobb figyelmet kapnak a feltörekvő hűtési technológiák, mint például a folyadékhűtő lemez. A lamellákkal és ventilátorokkal ellátott hőcsövek szélkonvekciójához képest a folyékony hűtőlemez folyadékkonvekciós módszert alkalmaz, amely a folyadékáramláson keresztül gyorsabban és nagyobb hatékonysággal végzi a hőcserét. A magas költségek és a komplex megoldások miatt azonban a folyadékhűtési technológia még nem ért el nagyságrendi növekedést. Azonban néhány nagy teljesítményű alkalmazási forgatókönyvben is kötelezővé vált, mivel ennél ideálisabb megoldás nem létezik az iparágban.
A fűtőchiptől a készüléken át a végtermékig minden szinten és láncszemen van hűtési igény, amely különböző hordozóanyagokat, interfész anyagokat és mögöttes anyagokat foglal magában. Ugyanakkor a különböző hőleadási technológiák vagy alkalmazási forgatókönyvek alkalmazása eltérő műszaki útvonalakat és megoldásokat eredményez. Ez pedig különféle potenciális fejlesztési lehetőségeket és különböző technológiai kihívásokat rejt magában.
A termikus hűtési technológia alapvető elemei közé tartozik a maga a chip által termelt hőmennyiség, az egységnyi területre jutó hőáramlás intenzitása, valamint a hő diffundálási távolsága és térfogata. Általában a hőelvezetés az a folyamat, amikor a hőt egy nagyon nagy hőteljesítményről vagy termelési hotspotról egy nagyobb térbe terítik. Ez a hőátadási folyamat soros, és bármely láncszem hő szűk keresztmetszetté válhat. A hőleadás egy lépésről lépésre történő átviteli rendszer, például A hőpontból B-be, C-ből D-ből E-be, majd F-be. Ha az AB, BC vagy CD közötti átviteli hatékonyság alacsony, a végeredmény lehet, hogy a hűtési hatásfok A-tól F-ig nem elég magas. Tehát minden egyes kapcsolatnak folyamatosan javítania kell termikus képességét, hogy ne váljon szűk keresztmetszetté az egész útvonalon. Az ultra-nagy sűrűségű chipek és chipmodulok (MCM) esetében a végső fenntartható hűtési technológiai megoldást kell kifejlesztenie.
