Wann Desktop-Prozessoren fir d'éischt 1 GHz gebrach hunn, huet et fir eng Zäit geschéngt wéi wann et néierens wier ze goen. Am Ufank war et méiglech d'Frequenz ze erhéijen wéinst neien technesche Prozesser, awer de Fortschrëtt vun de Frequenzen huet schlussendlech verlangsamt wéinst wuessender Ufuerderunge fir d'Hëtztentfernung. Och massiv Heizkierper a Fans hunn heiansdo keng Zäit fir d'Hëtzt vun de mächtegste Chips ze läschen.
Fuerscher aus der Schwäiz hunn decidéiert ze probéieren andeems d'Flëssegkeet duerch de Kristall selwer passéiert. Si hunn den Chip an de Killsystem als eenzeg Eenheet entworf, mat On-Chip Flëssegkeetskanäl, déi no bei den wäermsten Deeler vum Chip plazéiert sinn. D'Resultat ass eng beandrockend Erhéijung vun der Leeschtung mat effizienter Hëtztofléisung.
En Deel vum Problem fir d'Hëtzt vun engem Chip ze läschen ass datt et normalerweis e puer Etappen involvéiert ass: Hëtzt gëtt vum Chip an d'Chipverpackung transferéiert, dann vun der Verpackung an den Heizkierper, an dann an d'Loft (thermesch Paste, Dampkammer, asw. kann och am Prozess weider involvéiert sinn). Am Ganzen limitéiert dëst d'Quantitéit un Hëtzt déi aus dem Chip ewechgeholl ka ginn. Dëst gëllt och fir flësseg Killsystemer déi momentan am Gebrauch sinn. Et wier méiglech, den Chip direkt an enger thermesch konduktiver Flëssegkeet ze placéieren, awer déi lescht sollt net Elektrizitéit féieren oder a chemesch Reaktiounen mat elektronesche Komponenten aginn.
Et goufen schonn e puer Demonstratiounen vun On-Chip Flëssegkeet Ofkillung. Normalerweis schwätze mir iwwer e System, an deem en Apparat mat enger Set vu Kanäl fir Flëssegkeet op e Kristall verschmolzelt ass, an d'Flëssegkeet selwer duerch et gepompelt gëtt. Dëst erlaabt datt d'Hëtzt effektiv aus dem Chip ofgeschaaft gëtt, awer initial Implementatioune weisen datt et vill Drock an de Kanäl ass a Waasser ze pumpen op dës Manéier erfuerdert vill Energie - méi wéi aus dem Prozessor ewechgeholl gëtt. Dëst reduzéiert d'Energieeffizienz vum System a schaaft zousätzlech geféierlech mechanesch Stress op den Chip.
Nei Fuerschung entwéckelt Iddien fir d'Effizienz vun On-Chip Killsystemer ze verbesseren. Fir eng Léisung kënnen dreidimensional Killsystemer benotzt ginn - Mikrokanäl mat engem agebaute Sammler (embedded Manifold Mikrokanäl, EMMC). An hinnen ass eng dreidimensional hierarchesch Manifold e Bestanddeel vun engem Kanal deen e puer Ports fir d'Verdeelung vum Kältemittel huet.
D'Fuerscher hunn e monolithesch integréiert manifold Mikrokanal (mMMC) entwéckelt andeems EMMC direkt op den Chip integréiert gëtt. Verstoppt Kanäl sinn direkt ënner den aktive Beräicher vum Chip gebaut, an de Kältemëttel fléisst direkt ënner den Hëtztquellen. Fir mMMC ze kreéieren, ginn als éischt schmuel Schlitze fir Kanäl op engem Siliziumsubstrat geprägt, deen mat engem Halbleiter-Galliumnitrid (GaN) beschichtet ass; dann Ätz mat engem isotrope Gas benotzt fir d'Lücken am Silizium op déi erfuerderlech Kanalbreet ze vergréisseren; Duerno sinn d'Lächer an der GaN Schicht iwwer d'Kanäl mat Kupfer versiegelt. Den Chip kann an enger GaN Layer hiergestallt ginn. Dëse Prozess erfuerdert kee Verbindungssystem tëscht dem Sammler an dem Apparat.
D'Fuerscher hunn e Kraaftelektronesche Modul implementéiert, deen Ofwiesselungsstroum an Direktstroum konvertéiert. Mat senger Hëllef kënne Wärmestroum vu méi wéi 1,7 kW/cm2 mat enger Pompelkraaft vun nëmmen 0,57 W/cm2 ofkillt ginn. Zousätzlech weist de System vill méi héich Konversiounseffizienz wéi en ähnlechen ongekillten Apparat wéinst dem Mangel u Selbstheizung.
Wéi och ëmmer, Dir sollt net erwaarden datt d'imminent Erscheinung vu GaN-baséiert Chips mat engem integréierte Kühlsystem ass - eng Rei fundamental Themen mussen nach geléist ginn, wéi Systemstabilitéit, Temperaturgrenzen, asw. An awer ass dëst e bedeitende Schrëtt no vir an eng méi hell a méi kal Zukunft.
Quell:
Source: 3dnews.ru