Þegar skjáborðsörgjörvar braut fyrst 1 GHz, virtist um tíma eins og það væri hvergi að fara. Í fyrstu var hægt að auka tíðnina vegna nýrra tæknilegra ferla, en framgangur tíðnanna dróst að lokum vegna vaxandi krafna um varmaflutning. Jafnvel gríðarstór ofnar og viftur hafa stundum ekki tíma til að fjarlægja hita frá öflugustu flögum.
Vísindamenn frá Sviss ákváðu að reyna með því að koma vökva í gegnum kristalinn sjálfan. Þeir hönnuðu flísina og kælikerfið sem eina einingu, með vökvarásum á flísinni sem komið er fyrir nálægt heitustu hlutum flísarinnar. Niðurstaðan er glæsileg aukning á afköstum með skilvirkri hitaleiðni.
Hluti af vandamálinu við að fjarlægja varma úr flís er að það tekur venjulega nokkur þrep: hiti er fluttur frá flísinni yfir í flísumbúðirnar, síðan frá umbúðunum í hitakólfið og síðan í loftið (hitapasta, gufuhólf osfrv. getur einnig tekið þátt í ferlinu Frekari). Samtals takmarkar þetta magn hita sem hægt er að fjarlægja úr flísinni. Þetta á einnig við um fljótandi kælikerfi sem eru í notkun. Hægt væri að setja flöguna beint í varmaleiðandi vökva en sá síðarnefndi ætti ekki að leiða rafmagn eða fara í efnahvörf við rafeindaíhluti.
Það hafa þegar verið nokkrar sýningar á vökvakælingu á flís. Venjulega erum við að tala um kerfi þar sem tæki með sett af rásum fyrir vökva er brætt saman við kristal og vökvanum sjálfum er dælt í gegnum hann. Þetta gerir kleift að fjarlægja varma á áhrifaríkan hátt úr flögunni, en fyrstu útfærslur sýndu að það er mikill þrýstingur í rásunum og að dæla vatni á þennan hátt krefst mikillar orku - meira en fjarlægt er úr örgjörvanum. Þetta dregur úr orkunýtni kerfisins og skapar auk þess hættulegt vélrænt álag á flöguna.
Nýjar rannsóknir þróa hugmyndir til að bæta skilvirkni kælikerfa á flís. Til lausnar er hægt að nota þrívíddar kælikerfi - örrásir með innbyggðum safnara (embedded manifold microchannels, EMMC). Í þeim er þrívítt stigveldisgrein hluti af rás sem hefur nokkrar hafnir fyrir dreifingu kælivökva.
Rannsakendur þróuðu monolithically samþætt margvíslega örrás (mMMC) með því að samþætta EMMC beint á flísina. Faldar rásir eru byggðar beint undir virku svæði flísarinnar og kælivökvinn rennur beint undir hitagjafana. Til að búa til mMMC, fyrst eru þröngar raufar fyrir rásir etsaðar á sílikon undirlag húðað með hálfleiðara-gallíumnítríði (GaN); síðan er æting með ísótrópísku gasi notuð til að víkka eyðurnar í sílikoninu að nauðsynlegri rásbreidd; Eftir þetta eru götin í GaN laginu yfir rásirnar lokuð með kopar. Hægt er að framleiða flísina í GaN lagi. Þetta ferli krefst ekki tengingarkerfis milli safnara og tækis.
Rannsakendur hafa innleitt rafeindaeiningu sem breytir riðstraumi í jafnstraum. Með hjálp hennar er hægt að kæla varmaflæði meira en 1,7 kW/cm2 með því að nota aðeins 0,57 W/cm2 dæluafl. Að auki sýnir kerfið mun meiri umbreytingarskilvirkni en svipað ókælt tæki vegna skorts á sjálfhitun.
Hins vegar ættir þú ekki að búast við yfirvofandi útliti GaN-undirstaða flögum með samþættu kælikerfi - enn þarf að leysa ýmis grundvallaratriði, eins og stöðugleika kerfisins, hitastigsmörk og svo framvegis. Og samt er þetta mikilvægt skref fram á við í átt að bjartari og kaldari framtíð.
Heimildir:
Heimild: 3dnews.ru