Inovacije v hladilni tehnologiji so optimalna rešitev za visokozmogljiv razvoj elektronskih naprav
Ker se čipi vedno znova približujejo visoki gostoti, visoki integraciji in visoki računalniški moči, njihova moč in gostota moči nenehno naraščata, "visoka toplotna gostota" pa je postala glavno ozko grlo pri razvoju polprevodniške tehnologije visoke moči. Glede na nenehno povečevanje porabe energije čipov je tehnologija hlajenja s tekočino deležna vse večje pozornosti. Vendar pa je zaradi visokih stroškov in zapletenih rešitev trenutna tehnologija vodno hlajenih plošč še vedno oddaljena od idealne rešitve za odvajanje toplote v industriji.
V teoriji nižja kot je temperatura čipa, daljša je njegova življenjska doba in stabilnejše je njegovo delovanje. Toda za doseganje nižjih temperatur čipov so stroški hlajenja, ki jih mora plačati industrija, previsoki, ravnotežje izboljšanja zmogljivosti ob upoštevanju stroškov pa še ni doseženo. V zvezi s tem lahko industrija sprejme različne tehnološke kombinacije ali sodeluje pri razvoju povezanih izdelkov za različne materiale za odvajanje toplote, tehnologije in scenarije uporabe, da bi raziskala optimalne rešitve pod trenutnimi stroškovno sprejemljivimi pogoji.
Ko poraba energije doseže desetine ali stotine vatov, je treba uporabiti toplotno cev za odvajanje toplote iz čipa. Ko se toplota razširi na večja rebra za odvajanje toplote, se za pihanje uporabi ventilator, ki vključuje kombinacijo tehnologije absorpcije toplote s spremembo faze, prevodnosti toplote in tehnologije konvekcije toplote. Do zdaj je velika večina osebnih računalnikov in strežnikov sprejela to kombinacijo toplotnih cevi, reber in ventilatorjev. Ker pa poraba energije CPE postopoma doseže 300 vatov, 500 vatov ali celo 800 vatov, je bila največja zmogljivost odvajanja toplote toplotne cevi in ventilatorja porušena. Zaradi nezmožnosti prilagajanja razvoju industrije z uporabo dolgoletnih rešitev toplotnih cevi in ventilatorjev je treba sprejeti tehnologije odvajanja toplote s tekočinskim hlajenjem, kot so vodno hlajene plošče.
Zaradi nenehnega povečevanja porabe energije čipov so nastajajoče tehnologije hlajenja, kot je plošča za tekoče hlajenje, deležne vse večje pozornosti. V primerjavi z vetrno konvekcijo toplotnih cevi z rebri in ventilatorji, tekoča hladilna plošča sprejme metodo tekoče konvekcije, ki izvaja izmenjavo toplote skozi pretok tekočine pri večji hitrosti in z večjo učinkovitostjo. Vendar pa zaradi visokih stroškov in zapletenih rešitev tehnologija tekočega hlajenja še ni dosegla stopnje rasti. Vendar pa je postala tudi obvezna oprema v nekaterih scenarijih uporabe z veliko močjo, saj v industriji ni bolj idealne rešitve.
Od grelnega čipa do naprave do končnega izdelka obstaja potreba po hlajenju na vseh ravneh in povezavah, kar vključuje različne podporne materiale, materiale za vmesnike in osnovne materiale. Hkrati uporaba različnih tehnologij odvajanja toplote ali scenarijev uporabe povzroči različne tehnične poti in rešitve. In to bo zagotovo imelo različne potencialne razvojne priložnosti in različne tehnološke izzive.
Osrednji elementi tehnologije toplotnega hlajenja vključujejo količino toplote, ki jo ustvari sam čip, intenzivnost toplotnega toka na enoto površine ter razdaljo in prostornino, na kateri lahko toplota difundira. Običajno je odvajanje toplote proces razprševanja toplote iz zelo visoke toplotne moči ali proizvodne vroče točke v večji prostor. Ta proces prenosa toplote je zaporedni in vsaka povezava v njem lahko postane toplotno ozko grlo. Odvajanje toplote je sistem prenosa korak za korakom, na primer od toplotne točke A do B, C do D do E in nato do F. Če je učinkovitost prenosa med AB, BC ali CD nizka, lahko končni rezultat da učinkovitost hlajenja od A do F ni dovolj visoka. Zato mora vsaka povezava nenehno izboljševati svojo toplotno sposobnost, da ne bi postala ozko grlo na celotni poti. Za čipe ultra visoke gostote in module čipov (MCM) mora razviti ultimativno rešitev trajnostne tehnologije hlajenja.
