İş masası prosessorları ilk dəfə 1 GHz-i pozduqda, bir müddət getməyə heç bir yer yox idi. Əvvəlcə yeni texniki proseslər hesabına tezliyi artırmaq mümkün idi, lakin istilik aradan qaldırılması üçün artan tələblər səbəbindən tezliklərin irəliləməsi sonda yavaşladı. Hətta kütləvi radiatorlar və fanatlar bəzən ən güclü çiplərdən istiliyi çıxarmağa vaxt tapmırlar.
İsveçrədən olan tədqiqatçılar sınamaq qərarına gəliblər kristalın özündən maye keçirərək. Onlar çip və soyutma sistemini çipin ən isti hissələrinin yaxınlığında yerləşdirilən çip üzərindəki maye kanalları ilə vahid vahid kimi dizayn etdilər. Nəticə səmərəli istilik yayılması ilə performansda təsirli bir artımdır.
Çipdən istiliyin çıxarılması ilə bağlı problemin bir hissəsi ondan ibarətdir ki, o, adətən bir neçə mərhələni əhatə edir: istilik çipdən çip qablaşdırmaya, sonra qablaşdırmadan soyuducuya, sonra isə havaya (termal pasta, buxar kameraları və s.) ötürülür. . həmçinin prosesdə iştirak edə bilər. Ümumilikdə, bu, çipdən çıxarıla bilən istilik miqdarını məhdudlaşdırır. Bu hal hazırda istifadə olunan maye soyutma sistemlərinə də aiddir. Çipi birbaşa istilik keçirici mayeyə yerləşdirmək mümkün olardı, lakin sonuncu elektrik cərəyanını keçirməməli və elektron komponentlərlə kimyəvi reaksiyalara girməməlidir.
On-chip maye soyutma artıq bir neçə nümayişi olmuşdur. Adətən, maye üçün bir sıra kanalları olan bir cihazın bir kristal üzərində əridildiyi və mayenin özünün pompalandığı bir sistemdən danışırıq. Bu, istiliyi çipdən effektiv şəkildə çıxarmağa imkan verir, lakin ilkin tətbiqlər göstərdi ki, kanallarda çox təzyiq var və suyun bu şəkildə vurulması çox enerji tələb edir - prosessordan çıxarılandan daha çox. Bu, sistemin enerji səmərəliliyini azaldır və əlavə olaraq çipdə təhlükəli mexaniki gərginlik yaradır.
Yeni tədqiqat çip üzərindəki soyutma sistemlərinin səmərəliliyini artırmaq üçün ideyalar hazırlayır. Həll üçün üçölçülü soyutma sistemləri istifadə edilə bilər - quraşdırılmış kollektoru olan mikrokanallar (yerləşdirilmiş manifold mikrokanalları, EMMC). Onlarda üç ölçülü iyerarxik manifold, soyuducu suyun paylanması üçün bir neçə portu olan bir kanalın tərkib hissəsidir.
Tədqiqatçılar EMMC-ni birbaşa çipə inteqrasiya edərək monolit şəkildə inteqrasiya olunmuş manifold mikrokanalını (mMMC) inkişaf etdirdilər. Gizli kanallar çipin aktiv sahələrinin altında qurulur və soyuducu birbaşa istilik mənbələrinin altına axır. mMMC yaratmaq üçün əvvəlcə kanallar üçün dar yuvalar yarımkeçirici-qallium nitridi (GaN) ilə örtülmüş silikon substratda həkk olunur; sonra silikondakı boşluqları lazımi kanal eninə qədər genişləndirmək üçün izotrop qazla aşındırma istifadə olunur; Bundan sonra, kanalların üzərindəki GaN təbəqəsindəki deliklər mis ilə bağlanır. Çip GaN qatında istehsal edilə bilər. Bu proses kollektor və cihaz arasında əlaqə sistemi tələb etmir.
Tədqiqatçılar alternativ cərəyanı sabit cərəyana çevirən güc elektron modulu tətbiq ediblər. Onun köməyi ilə 1,7 kVt/sm2-dən çox istilik axınları yalnız 0,57 Vt/sm2 nasos gücündən istifadə etməklə soyudula bilər. Bundan əlavə, sistem özünü qızdırmanın olmaması səbəbindən oxşar soyudulmamış cihazdan daha yüksək konversiya səmərəliliyini nümayiş etdirir.
Bununla belə, inteqrasiya olunmuş soyutma sistemi ilə GaN əsaslı çiplərin tezliklə görünməsini gözləməməlisiniz - sistemin sabitliyi, temperatur məhdudiyyətləri və s. kimi bir sıra fundamental məsələlər hələ də həll edilməlidir. Bununla belə, bu, daha parlaq və soyuq gələcəyə doğru atılmış mühüm addımdır.
Mənbə:
Mənbə: 3dnews.ru