जेव्हा डेस्कटॉप प्रोसेसरने प्रथम 1 GHz तोडले, तेव्हा काही काळ असे वाटले की कुठेही जायचे नाही. सुरुवातीला, नवीन तांत्रिक प्रक्रियेमुळे वारंवारता वाढवणे शक्य होते, परंतु उष्णता काढून टाकण्याच्या वाढत्या आवश्यकतांमुळे फ्रिक्वेन्सीची प्रगती अखेरीस मंदावली. अगदी मोठ्या रेडिएटर्स आणि चाहत्यांना देखील कधीकधी सर्वात शक्तिशाली चिप्समधून उष्णता काढून टाकण्यासाठी वेळ नसतो.
स्वित्झर्लंडमधील संशोधकांनी प्रयत्न करण्याचे ठरवले क्रिस्टलमधून द्रव पास करून. त्यांनी चिप आणि कूलिंग सिस्टीमची रचना एकच युनिट म्हणून केली, ज्यामध्ये चिपच्या सर्वात गरम भागांजवळ ऑन-चिप फ्लुइड चॅनेल ठेवण्यात आले होते. परिणाम कार्यक्षम उष्णता अपव्यय सह कामगिरी मध्ये एक प्रभावी वाढ आहे.
चिपमधून उष्णता काढून टाकण्याच्या समस्येचा एक भाग असा आहे की त्यात सहसा अनेक टप्पे असतात: उष्णता चिपमधून चिप पॅकेजिंगमध्ये, नंतर पॅकेजिंगमधून हीटसिंकमध्ये आणि नंतर हवेमध्ये (थर्मल पेस्ट, वाफ चेंबर्स इ. पुढे प्रक्रियेत देखील सहभागी होऊ शकते). एकूण, हे चिपमधून काढल्या जाऊ शकणार्‍या उष्णतेचे प्रमाण मर्यादित करते. हे सध्या वापरात असलेल्या लिक्विड कूलिंग सिस्टमसाठी देखील खरे आहे. चिप थेट थर्मली प्रवाहकीय द्रवामध्ये ठेवणे शक्य होईल, परंतु नंतरचे विद्युत प्रवाह किंवा इलेक्ट्रॉनिक घटकांसह रासायनिक अभिक्रियांमध्ये प्रवेश करू नये.
ऑन-चिप लिक्विड कूलिंगची अनेक प्रात्यक्षिके यापूर्वीच झाली आहेत. सहसा आम्ही अशा प्रणालीबद्दल बोलत असतो ज्यामध्ये द्रव चॅनेलच्या संचासह एक उपकरण क्रिस्टलवर जोडले जाते आणि द्रव स्वतःच त्यातून पंप केला जातो. हे चिपमधून उष्णता प्रभावीपणे काढून टाकण्यास अनुमती देते, परंतु सुरुवातीच्या अंमलबजावणीवरून असे दिसून आले आहे की चॅनेलमध्ये खूप दबाव आहे आणि अशा प्रकारे पाणी पंप करण्यासाठी भरपूर ऊर्जा आवश्यक आहे - प्रोसेसरमधून काढून टाकण्यापेक्षा जास्त. यामुळे प्रणालीची ऊर्जा कार्यक्षमता कमी होते आणि त्याव्यतिरिक्त चिपवर धोकादायक यांत्रिक ताण निर्माण होतो.
नवीन संशोधन ऑन-चिप कूलिंग सिस्टमची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी कल्पना विकसित करते. सोल्यूशनसाठी, त्रि-आयामी शीतकरण प्रणाली वापरली जाऊ शकते - अंगभूत कलेक्टरसह मायक्रोचॅनेल (एम्बेडेड मॅनिफोल्ड मायक्रोचॅनल्स, EMMC). त्यांच्यामध्ये, त्रिमितीय श्रेणीबद्ध मॅनिफोल्ड हा चॅनेलचा एक घटक आहे ज्यामध्ये शीतलक वितरणासाठी अनेक पोर्ट आहेत.
संशोधकांनी EMMC थेट चिपवर समाकलित करून मोनोलिथिकली इंटिग्रेटेड मॅनिफोल्ड मायक्रोचॅनेल (mMMC) विकसित केले. लपलेले चॅनेल चिपच्या सक्रिय भागांच्या खाली तयार केले जातात आणि शीतलक थेट उष्णतेच्या स्त्रोतांखाली वाहते. mMMC तयार करण्यासाठी, प्रथम, चॅनेलसाठी अरुंद स्लॉट अर्धसंवाहक-गॅलियम नायट्राइड (GaN) सह लेपित सिलिकॉन सब्सट्रेटवर कोरले जातात; नंतर सिलिकॉनमधील अंतर आवश्यक वाहिनीच्या रुंदीपर्यंत रुंद करण्यासाठी आयसोट्रॉपिक गॅससह कोरीव काम वापरले जाते; यानंतर, वाहिन्यांवरील GaN थरातील छिद्र तांब्याने बंद केले जातात. चिप GaN लेयरमध्ये तयार केली जाऊ शकते. या प्रक्रियेसाठी कलेक्टर आणि डिव्हाइस दरम्यान कनेक्शन सिस्टमची आवश्यकता नाही.
संशोधकांनी पॉवर इलेक्ट्रॉनिक मॉड्युल लागू केले आहे जे पर्यायी करंटला डायरेक्ट करंटमध्ये रूपांतरित करते. त्याच्या मदतीने, 1,7 kW/cm2 पेक्षा जास्त उष्णतेचा प्रवाह केवळ 0,57 W/cm2 पंपिंग पॉवर वापरून थंड केला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, सेल्फ-हीटिंगच्या कमतरतेमुळे सिस्टीम सारख्याच कूल्ड उपकरणापेक्षा जास्त रूपांतरण कार्यक्षमता प्रदर्शित करते.
तथापि, तुम्ही एकात्मिक शीतकरण प्रणालीसह GaN-आधारित चिप्सच्या निकट स्वरूपाची अपेक्षा करू नये - सिस्टम स्थिरता, तापमान मर्यादा आणि यासारख्या अनेक मूलभूत समस्यांचे निराकरण करणे आवश्यक आहे. आणि तरीही, हे उज्ज्वल आणि थंड भविष्याच्या दिशेने एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे.
स्त्रोत:
स्त्रोत: 3dnews.ru