Երբ աշխատասեղանի պրոցեսորներն առաջին անգամ կոտրեցին 1 ԳՀց հաճախականությունը, որոշ ժամանակ թվում էր, թե գնալու տեղ չկար: Սկզբում հնարավոր եղավ ավելացնել հաճախականությունը նոր տեխնիկական գործընթացների շնորհիվ, բայց հաճախականությունների առաջընթացը ի վերջո դանդաղեց ջերմության հեռացման պահանջների աճի պատճառով: Նույնիսկ զանգվածային ռադիատորները և երկրպագուները երբեմն ժամանակ չունեն ջերմությունը հեռացնելու ամենահզոր չիպերից:
Շվեյցարացի հետազոտողները որոշել են փորձել հեղուկը բյուրեղի միջով անցնելով: Նրանք նախագծել են չիպը և հովացման համակարգը որպես մեկ միավոր՝ չիպի վրա գտնվող հեղուկի ալիքներով, որոնք տեղադրված են չիպի ամենաթեժ մասերի մոտ: Արդյունքը կատարողականի տպավորիչ աճ է արդյունավետ ջերմության ցրմամբ:
Չիպից ջերմությունը հեռացնելու խնդիրն այն է, որ այն սովորաբար ներառում է մի քանի փուլ. Կարող է նաև ներգրավվել գործընթացում: Ընդհանուր առմամբ, սա սահմանափակում է ջերմության քանակությունը, որը կարող է հեռացվել չիպից: Սա ճիշտ է նաև ներկայումս օգտագործվող հեղուկ հովացման համակարգերի համար: Չիպը հնարավոր կլիներ ուղղակիորեն տեղադրել ջերմահաղորդիչ հեղուկի մեջ, բայց վերջինս չպետք է էլեկտրական հոսանք անցկացնի կամ էլեկտրոնային բաղադրիչների հետ քիմիական ռեակցիաների մեջ մտնի։
Արդեն մի քանի ցուցադրություն է եղել չիպային հեղուկի սառեցման վերաբերյալ: Սովորաբար մենք խոսում ենք մի համակարգի մասին, որտեղ հեղուկի համար մի շարք ալիքներով սարքը միաձուլվում է բյուրեղի վրա, և հեղուկն ինքնին մղվում է դրա միջով: Սա թույլ է տալիս արդյունավետորեն հեռացնել ջերմությունը չիպից, սակայն նախնական իրականացումները ցույց են տվել, որ ալիքներում մեծ ճնշում կա, և այս կերպ ջուր մղելը մեծ էներգիա է պահանջում՝ ավելի շատ, քան հեռացվում է պրոցեսորից: Սա նվազեցնում է համակարգի էներգաարդյունավետությունը և, բացի այդ, վտանգավոր մեխանիկական սթրես է ստեղծում չիպի վրա:
Նոր հետազոտությունը գաղափարներ է մշակում չիպային հովացման համակարգերի արդյունավետությունը բարելավելու համար: Լուծման համար կարող են օգտագործվել եռաչափ հովացման համակարգեր՝ ներկառուցված կոլեկտորով միկրոալիքներ (ներկառուցված բազմազան միկրոալիքներ, EMMC): Դրանցում եռաչափ հիերարխիկ բազմազանությունը ալիքի բաղադրիչ է, որն ունի մի քանի նավահանգիստներ հովացուցիչ նյութի բաշխման համար:
Հետազոտողները մշակել են միաձույլ ինտեգրված բազմազան միկրոալիք (mMMC)՝ EMMC-ն ուղղակիորեն ինտեգրելով չիպի վրա: Թաքնված ալիքները կառուցված են հենց չիպի ակտիվ տարածքների տակ, իսկ հովացուցիչը հոսում է անմիջապես ջերմության աղբյուրների տակ: mMMC ստեղծելու համար նախ ալիքների նեղ անցքերը փորագրվում են կիսահաղորդչով պատված սիլիցիումի հիմքի վրա՝ գալիումի նիտրիդ (GaN); այնուհետև փորագրումը իզոտրոպ գազով օգտագործվում է սիլիցիումի բացերը ընդլայնելու համար անհրաժեշտ ալիքի լայնությունը. Դրանից հետո ալիքների վրայի GaN շերտի անցքերը կնքվում են պղնձով: Չիպը կարող է արտադրվել GaN շերտով: Այս գործընթացը չի պահանջում կոլեկտորի և սարքի միջև կապի համակարգ:
Հետազոտողները ներդրել են ուժային էլեկտրոնային մոդուլ, որը փոխակերպում է փոփոխական հոսանքը ուղիղ հոսանքի: Նրա օգնությամբ ավելի քան 1,7 կՎտ/սմ2 ջերմային հոսքեր կարելի է սառեցնել՝ օգտագործելով ընդամենը 0,57 Վտ/սմ2 պոմպային հզորություն: Ի լրումն, համակարգը ցուցադրում է փոխակերպման շատ ավելի բարձր արդյունավետություն, քան նմանատիպ չսառեցված սարքը, ինքնաջեռուցման բացակայության պատճառով:
Այնուամենայնիվ, չպետք է սպասել GaN-ի վրա հիմնված չիպերի մոտալուտ տեսքը ինտեգրված հովացման համակարգով. մի շարք հիմնարար խնդիրներ դեռ պետք է լուծվեն, ինչպիսիք են համակարգի կայունությունը, ջերմաստիճանի սահմանները և այլն: Եվ այնուամենայնիվ, սա նշանակալի քայլ է դեպի ավելի պայծառ ու սառը ապագա:
Աղբյուրները
Source: 3dnews.ru