Integrirana tehnologija hlajenja Microchip
Ne glede na to, ali gre za podatkovne centre, superračunalnike ali prenosnike: velika količina toplote, ki jo proizvajajo čipi in druge polprevodniške komponente, je ena največjih težav sodobnih elektronskih izdelkov. Po eni strani omejuje zmogljivost in strukturno gostoto komponent. Po drugi strani pa sam proces hlajenja porabi veliko energije, ki se porabi za hlajenje ventilatorjev ali črpalk za hlajenje tekočine.
Da bi rešili ta problem, znanstveniki preučujejo načine za izboljšanje učinkovitosti prenosa toplote s čipa na hladilno tekočino. Kot kontaktna površina med hladilnim sistemom in čipom je na primer uporabljena kovina z boljšo toplotno prevodnostjo. Vendar pa učinkovitost vseh metod v preteklosti ni zelo visoka, z izboljšanjem učinkovitosti odvajanja toplote pa se eksponentno povečujejo tudi kompleksnost in proizvodni stroški sistema za odvajanje toplote.
Zdaj so švicarski raziskovalci končno našli boljši način za izum čipa, ki ne potrebuje zunanjega hlajenja. Mikrotubuli, integrirani v polprevodnik, bodo hladilno tekočino pripeljali neposredno okoli tranzistorja, kar ne le močno izboljša učinek odvajanja toplote čipa, temveč tudi prihrani energijo in naredi prihodnje elektronske izdelke bolj okolju prijazne. Proizvodnja tega integriranega hlajenja je cenejša od prejšnjega postopka.
Načelo te rešitve je, da namesto hlajenja z zunanje strani čipa, se čip hladi neposredno znotraj. Hladilno sredstvo teče skozi mikrotubule, integrirane v polprevodniški material od spodaj, kar pomeni, da se toplota, ki jo ustvari tranzistor kot vir toplote, neposredno odvaja. Mikrokanal je v neposrednem stiku s tranzistorji v čipu, kar omogoča boljšo povezavo med virom toplote in hladilnim kanalom. Tridimenzionalne veje hladilnega kanala prav tako prispevajo k porazdelitvi hladilne tekočine in zmanjšajo tlak, potreben za kroženje hladilne tekočine.
Preliminarni preizkus hladilnega sistema kaže, da lahko odvede več kot 1,7 kW toplote na kvadratni centimeter in le 0,57 vatov moči črpalke na kvadratni centimeter. To je znatno manj od moči, potrebne za zunanje hladilne kanale za jedkanje. "Opazovana hladilna zmogljivost presega en kilovat na kvadratni centimeter, kar je enakovredno 50-kratnemu izboljšanju učinkovitosti glede na zunanje odvajanje toplote," so povedali raziskovalci.
Integrirano hlajenje z mikročipi ima še eno prednost: je cenejše od hladilne enote, dodane zunaj. Ker je mogoče hladilne mikro kanale in vezja čipov neposredno vnesti v polprevodnike v proizvodnji, so stroški izdelave nižji. Zaradi tega notranje hlajenega mikročipa bodo prihodnji elektronski izdelki bolj kompaktni in energijsko varčni.
