Apabila pemproses desktop mula-mula memecahkan 1 GHz, untuk seketika ia kelihatan seperti tiada tempat untuk pergi. Pada mulanya, adalah mungkin untuk meningkatkan kekerapan disebabkan oleh proses teknikal baharu, tetapi kemajuan frekuensi akhirnya perlahan disebabkan keperluan yang semakin meningkat untuk penyingkiran haba. Malah radiator dan kipas besar kadang-kadang tidak mempunyai masa untuk mengeluarkan haba dari cip yang paling berkuasa.
Penyelidik dari Switzerland memutuskan untuk mencuba dengan mengalirkan cecair melalui kristal itu sendiri. Mereka mereka bentuk cip dan sistem penyejukan sebagai satu unit, dengan saluran bendalir pada cip diletakkan berhampiran bahagian terhangat cip. Hasilnya ialah peningkatan prestasi yang mengagumkan dengan pelesapan haba yang cekap.
Sebahagian daripada masalah dengan mengeluarkan haba daripada cip ialah ia biasanya melibatkan beberapa peringkat: haba dipindahkan dari cip ke pembungkusan cip, kemudian dari pembungkusan ke heatsink, dan kemudian ke udara (pes haba, ruang wap, dsb. . mungkin juga terlibat dalam proses Selanjutnya). Secara keseluruhan, ini mengehadkan jumlah haba yang boleh dikeluarkan daripada cip. Ini juga berlaku untuk sistem penyejukan cecair yang sedang digunakan. Adalah mungkin untuk meletakkan cip secara langsung dalam cecair pengalir haba, tetapi yang kedua tidak boleh mengalirkan elektrik atau memasuki tindak balas kimia dengan komponen elektronik.
Terdapat beberapa demonstrasi penyejukan cecair pada cip. Biasanya kita bercakap tentang sistem di mana peranti dengan satu set saluran untuk cecair dicantumkan ke kristal, dan cecair itu sendiri dipam melaluinya. Ini membolehkan haba dikeluarkan dengan berkesan daripada cip, tetapi pelaksanaan awal menunjukkan bahawa terdapat banyak tekanan dalam saluran dan mengepam air dengan cara ini memerlukan banyak tenaga - lebih banyak daripada yang dikeluarkan daripada pemproses. Ini mengurangkan kecekapan tenaga sistem dan sebagai tambahan mewujudkan tekanan mekanikal berbahaya pada cip.
Penyelidikan baharu membangunkan idea untuk meningkatkan kecekapan sistem penyejukan pada cip. Untuk penyelesaian, sistem penyejukan tiga dimensi boleh digunakan - saluran mikro dengan pengumpul terbina dalam (saluran mikro manifold terbenam, EMMC). Di dalamnya, manifold hierarki tiga dimensi adalah komponen saluran yang mempunyai beberapa port untuk pengedaran penyejuk.
Para penyelidik membangunkan saluran mikro manifold bersepadu secara monolitik (mMMC) dengan menyepadukan EMMC terus ke cip. Saluran tersembunyi dibina betul-betul di bawah kawasan aktif cip, dan penyejuk mengalir terus di bawah sumber haba. Untuk mencipta mMMC, pertama, slot sempit untuk saluran terukir pada substrat silikon yang disalut dengan semikonduktorβgalium nitrida (GaN); kemudian etsa dengan gas isotropik digunakan untuk meluaskan jurang dalam silikon kepada lebar saluran yang diperlukan; Selepas ini, lubang di lapisan GaN di atas saluran dimeterai dengan tembaga. Cip boleh dihasilkan dalam lapisan GaN. Proses ini tidak memerlukan sistem sambungan antara pengumpul dan peranti.
Para penyelidik telah melaksanakan modul elektronik kuasa yang menukarkan arus ulang alik kepada arus terus. Dengan bantuannya, aliran haba lebih daripada 1,7 kW/cm2 boleh disejukkan menggunakan kuasa pengepaman hanya 0,57 W/cm2. Di samping itu, sistem ini mempamerkan kecekapan penukaran yang lebih tinggi daripada peranti tidak sejuk yang serupa kerana kekurangan pemanasan sendiri.
Walau bagaimanapun, anda tidak seharusnya mengharapkan kemunculan cip berasaskan GaN dengan sistem penyejukan bersepadu - beberapa isu asas masih perlu diselesaikan, seperti kestabilan sistem, had suhu dan sebagainya. Namun, ini adalah satu langkah penting ke hadapan ke arah masa depan yang lebih cerah dan sejuk.
Sumber:
Sumber: 3dnews.ru