അർദ്ധചാലക ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിൽ ദ്രാവക തണുപ്പിക്കൽ ഗവേഷകർ നിർമ്മിച്ചു

ഡെസ്ക്ടോപ്പ് പ്രോസസറുകൾ ആദ്യം 1 GHz തകർത്തപ്പോൾ, കുറച്ച് സമയത്തേക്ക് പോകാൻ ഒരിടവുമില്ലെന്ന് തോന്നി. ആദ്യം, പുതിയ സാങ്കേതിക പ്രക്രിയകൾ കാരണം ആവൃത്തി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ സാധിച്ചു, പക്ഷേ ചൂട് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകതകൾ കാരണം ആവൃത്തികളുടെ പുരോഗതി ക്രമേണ മന്ദഗതിയിലായി. കൂറ്റൻ റേഡിയറുകളും ആരാധകരും പോലും ചിലപ്പോൾ ഏറ്റവും ശക്തമായ ചിപ്പുകളിൽ നിന്ന് ചൂട് നീക്കം ചെയ്യാൻ സമയമില്ല.

സ്വിറ്റ്സർലൻഡിൽ നിന്നുള്ള ഗവേഷകർ പരീക്ഷിക്കാൻ തീരുമാനിച്ചു ചൂട് നീക്കം ചെയ്യാനുള്ള പുതിയ വഴി സ്ഫടികത്തിലൂടെ തന്നെ ദ്രാവകം കടത്തിവിടുന്നതിലൂടെ. ചിപ്പിൻ്റെ ഏറ്റവും ചൂടേറിയ ഭാഗങ്ങൾക്ക് സമീപം ഓൺ-ചിപ്പ് ഫ്ലൂയിഡ് ചാനലുകൾ സ്ഥാപിച്ച് അവർ ചിപ്പും കൂളിംഗ് സിസ്റ്റവും ഒരൊറ്റ യൂണിറ്റായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തു. കാര്യക്ഷമമായ താപ വിസർജ്ജനത്തോടുകൂടിയ പ്രകടനത്തിലെ ശ്രദ്ധേയമായ വർദ്ധനവാണ് ഫലം.

ഒരു ചിപ്പിൽ നിന്ന് ചൂട് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിലെ പ്രശ്‌നത്തിൻ്റെ ഒരു ഭാഗം അത് സാധാരണയായി നിരവധി ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു എന്നതാണ്: ചിപ്പിൽ നിന്ന് ചിപ്പ് പാക്കേജിംഗിലേക്കും പിന്നീട് പാക്കേജിംഗിൽ നിന്ന് ഹീറ്റ്‌സിങ്കിലേക്കും തുടർന്ന് വായുവിലേക്കും (തെർമൽ പേസ്റ്റ്, നീരാവി അറകൾ മുതലായവ) ചൂട് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. . കൂടാതെ പ്രക്രിയയിൽ ഉൾപ്പെട്ടേക്കാം. മൊത്തത്തിൽ, ഇത് ചിപ്പിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യാവുന്ന താപത്തിൻ്റെ അളവ് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കും ഇത് ശരിയാണ്. ചിപ്പ് നേരിട്ട് താപ ചാലക ദ്രാവകത്തിൽ സ്ഥാപിക്കാൻ സാധിക്കും, എന്നാൽ രണ്ടാമത്തേത് വൈദ്യുതി നടത്തുകയോ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുമായി രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഏർപ്പെടുകയോ ചെയ്യരുത്.

ഓൺ-ചിപ്പ് ലിക്വിഡ് കൂളിംഗിൻ്റെ നിരവധി പ്രകടനങ്ങൾ ഇതിനകം ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്. സാധാരണയായി നമ്മൾ സംസാരിക്കുന്നത് ദ്രാവകത്തിനായുള്ള ഒരു കൂട്ടം ചാനലുകളുള്ള ഒരു ഉപകരണം ഒരു ക്രിസ്റ്റലിലേക്ക് ലയിപ്പിക്കുകയും ദ്രാവകം തന്നെ അതിലൂടെ പമ്പ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു സംവിധാനത്തെക്കുറിച്ചാണ്. ഇത് ചിപ്പിൽ നിന്ന് താപം ഫലപ്രദമായി നീക്കംചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു, പക്ഷേ പ്രാരംഭ നടപ്പാക്കലുകൾ ചാനലുകളിൽ ധാരാളം മർദ്ദം ഉണ്ടെന്നും ഈ രീതിയിൽ വെള്ളം പമ്പ് ചെയ്യുന്നതിന് ധാരാളം energy ർജ്ജം ആവശ്യമാണെന്നും കാണിക്കുന്നു - പ്രോസസ്സറിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനേക്കാൾ കൂടുതൽ. ഇത് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത കുറയ്ക്കുകയും കൂടാതെ ചിപ്പിൽ അപകടകരമായ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദം സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഓൺ-ചിപ്പ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ആശയങ്ങൾ പുതിയ ഗവേഷണം വികസിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു പരിഹാരത്തിനായി, ത്രിമാന തണുപ്പിക്കൽ സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം - ഒരു ബിൽറ്റ്-ഇൻ കളക്ടർ ഉള്ള മൈക്രോചാനലുകൾ (എംബെഡഡ് മാനിഫോൾഡ് മൈക്രോചാനലുകൾ, ഇഎംഎംസി). അവയിൽ, ശീതീകരണത്തിൻ്റെ വിതരണത്തിനായി നിരവധി പോർട്ടുകളുള്ള ഒരു ചാനലിൻ്റെ ഒരു ഘടകമാണ് ത്രിമാന ഹൈറാർക്കിക്കൽ മാനിഫോൾഡ്.

ചിപ്പിലേക്ക് ഇഎംഎംസിയെ നേരിട്ട് സംയോജിപ്പിച്ച് ഗവേഷകർ മോണോലിത്തിക്കലി ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് മാനിഫോൾഡ് മൈക്രോചാനൽ (എംഎംഎംസി) വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന ചാനലുകൾ ചിപ്പിൻ്റെ സജീവ മേഖലകൾക്ക് കീഴിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, കൂടാതെ ശീതീകരണം നേരിട്ട് താപ സ്രോതസ്സുകൾക്ക് കീഴിൽ ഒഴുകുന്നു. എംഎംഎംസി സൃഷ്ടിക്കാൻ, ആദ്യം, ചാനലുകൾക്കുള്ള ഇടുങ്ങിയ സ്ലോട്ടുകൾ ഒരു അർദ്ധചാലകം-ഗാലിയം നൈട്രൈഡ് (GaN) കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ ഒരു സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ കൊത്തിവയ്ക്കുന്നു; സിലിക്കണിലെ വിടവുകൾ ആവശ്യമായ ചാനൽ വീതിയിലേക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഐസോട്രോപിക് വാതകം ഉപയോഗിച്ച് കൊത്തുപണി ഉപയോഗിക്കുന്നു; ഇതിനുശേഷം, ചാനലുകൾക്ക് മുകളിലുള്ള GaN പാളിയിലെ ദ്വാരങ്ങൾ ചെമ്പ് ഉപയോഗിച്ച് അടച്ചിരിക്കുന്നു. ചിപ്പ് ഒരു GaN ലെയറിൽ നിർമ്മിക്കാം. ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് കളക്ടറും ഉപകരണവും തമ്മിലുള്ള ഒരു കണക്ഷൻ സിസ്റ്റം ആവശ്യമില്ല.

ഇതര വൈദ്യുതധാരയെ ഡയറക്ട് കറൻ്റാക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു പവർ ഇലക്ട്രോണിക് മൊഡ്യൂൾ ഗവേഷകർ നടപ്പിലാക്കിയിട്ടുണ്ട്. അതിൻ്റെ സഹായത്തോടെ, 1,7 kW / cm2-ൽ കൂടുതൽ താപ പ്രവാഹങ്ങൾ 0,57 W / cm2 എന്ന പമ്പിംഗ് ശക്തി ഉപയോഗിച്ച് തണുപ്പിക്കാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, സ്വയം ചൂടാക്കാനുള്ള അഭാവം മൂലം സമാനമായ അൺകൂൾഡ് ഉപകരണത്തേക്കാൾ വളരെ ഉയർന്ന പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത ഈ സിസ്റ്റം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ഒരു സംയോജിത കൂളിംഗ് സിസ്റ്റമുള്ള GaN-അധിഷ്ഠിത ചിപ്പുകളുടെ ആസന്നമായ രൂപം നിങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കേണ്ടതില്ല - സിസ്റ്റം സ്ഥിരത, താപനില പരിധികൾ മുതലായവ പോലുള്ള നിരവധി അടിസ്ഥാന പ്രശ്നങ്ങൾ ഇപ്പോഴും പരിഹരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. എന്നിട്ടും, ഇത് ശോഭനവും തണുത്തതുമായ ഭാവിയിലേക്കുള്ള ഒരു സുപ്രധാന ചുവടുവെപ്പാണ്.

ഉറവിടങ്ങൾ:

• arstechnica.com
• പ്രകൃതി

അവലംബം: 3dnews.ru