अन्वेषकहरूले अर्धचालक क्रिस्टल भित्र तरल कूलिंग निर्माण गरेका छन्

जब डेस्कटप प्रोसेसरहरूले पहिलो पटक 1 GHz तोड्यो, केही समयको लागि यस्तो लाग्थ्यो कि त्यहाँ जाने ठाउँ छैन। सुरुमा, नयाँ प्राविधिक प्रक्रियाहरूको कारण आवृत्ति बढाउन सम्भव थियो, तर फ्रिक्वेन्सीको प्रगति अन्ततः गर्मी हटाउनको लागि बढ्दो आवश्यकताहरूको कारणले ढिलो भयो। ठूला रेडिएटरहरू र फ्यानहरूसँग पनि कहिलेकाहीँ सबैभन्दा शक्तिशाली चिप्सबाट तातो हटाउन समय हुँदैन।

स्विजरल्याण्डका अनुसन्धानकर्ताहरूले प्रयास गर्ने निर्णय गरे गर्मी हटाउन नयाँ तरिका क्रिस्टलको माध्यमबाट तरल पदार्थ पारित गरेर। तिनीहरूले चिप र शीतलन प्रणालीलाई एक एकाइको रूपमा डिजाइन गरे, चिपको सबैभन्दा तातो भागहरू नजिकै अन-चिप फ्लुइड च्यानलहरू राखिएको। परिणाम कुशल गर्मी अपव्यय संग प्रदर्शन मा एक प्रभावशाली वृद्धि हो।

चिपबाट तातो हटाउने समस्याको अंश यो हो कि यसले प्राय: धेरै चरणहरू समावेश गर्दछ: गर्मी चिपबाट चिप प्याकेजिङ्गमा, त्यसपछि प्याकेजिङ्गबाट ​​हीटसिङ्कमा, र त्यसपछि हावामा (थर्मल पेस्ट, भाप कक्षहरू, इत्यादि। साथै प्रक्रियामा संलग्न हुन सक्छ)। कुलमा, यसले चिपबाट हटाउन सकिने तापको मात्रा सीमित गर्दछ। यो हाल प्रयोगमा लिक्विड शीतलन प्रणालीहरूको लागि पनि सत्य हो। यो चिप सिधै थर्मली प्रवाहकीय तरलमा राख्न सम्भव हुनेछ, तर पछिल्लोले बिजुली सञ्चालन गर्नु हुँदैन वा इलेक्ट्रोनिक घटकहरूसँग रासायनिक प्रतिक्रियाहरूमा प्रवेश गर्नु हुँदैन।

त्यहाँ पहिले नै अन-चिप तरल कूलिंगको धेरै प्रदर्शनहरू भइसकेका छन्। सामान्यतया हामी एक प्रणालीको बारेमा कुरा गर्दैछौं जसमा तरलको लागि च्यानलहरूको सेट भएको यन्त्र क्रिस्टलमा फ्यूज गरिएको छ, र तरल आफैं यसको माध्यमबाट पम्प गरिन्छ। यसले चिपबाट तातोलाई प्रभावकारी रूपमा हटाउन अनुमति दिन्छ, तर प्रारम्भिक कार्यान्वयनहरूले देखाए कि त्यहाँ च्यानलहरूमा धेरै दबाब छ र यस तरिकाले पानी पम्प गर्न धेरै ऊर्जा चाहिन्छ - प्रोसेसरबाट हटाइएको भन्दा बढी। यसले प्रणालीको ऊर्जा दक्षता घटाउँछ र थप रूपमा चिपमा खतरनाक मेकानिकल तनाव सिर्जना गर्दछ।

नयाँ अनुसन्धानले अन-चिप शीतलन प्रणालीहरूको दक्षता सुधार गर्न विचारहरू विकास गर्दछ। समाधानको लागि, तीन-आयामी शीतलन प्रणालीहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ - निर्मित कलेक्टरको साथ माइक्रो च्यानलहरू (इम्बेडेड मेनिफोल्ड माइक्रो च्यानलहरू, EMMC)। तिनीहरूमा, तीन-आयामी पदानुक्रमिक मेनिफोल्ड एक च्यानलको एक भाग हो जसमा कूलेंटको वितरणको लागि धेरै पोर्टहरू छन्।

शोधकर्ताहरूले EMMC लाई सिधै चिपमा एकीकृत गरेर मोनोलिथिकली इन्टिग्रेटेड मेनिफोल्ड माइक्रो च्यानल (mMMC) को विकास गरे। लुकेका च्यानलहरू चिपको सक्रिय क्षेत्रहरू अन्तर्गत बनाइएका छन्, र शीतलक सिधै तातो स्रोतहरू अन्तर्गत बग्छ। mMMC सिर्जना गर्न, पहिलो, च्यानलहरूका लागि साँघुरो स्लटहरू अर्धचालक - ग्यालियम नाइट्राइड (GaN) सँग लेपित सिलिकन सब्सट्रेटमा कोरिन्छन्; त्यसपछि एक आइसोट्रोपिक ग्यासको साथ नक्काशी सिलिकनमा आवश्यक च्यानल चौडाइमा खाली ठाउँहरू फराकिलो गर्न प्रयोग गरिन्छ; यस पछि, च्यानलहरूमा GaN तहमा प्वालहरू तामाले बन्द गरिन्छ। चिप GaN तहमा निर्माण गर्न सकिन्छ। यो प्रक्रिया कलेक्टर र उपकरण बीच एक जडान प्रणाली आवश्यक छैन।

अन्वेषकहरूले पावर इलेक्ट्रोनिक मोड्युल लागू गरेका छन् जसले वैकल्पिक वर्तमानलाई प्रत्यक्ष प्रवाहमा रूपान्तरण गर्दछ। यसको मद्दतले, 1,7 kW/cm2 भन्दा बढीको ताप प्रवाहलाई मात्र 0,57 W/cm2 को पम्पिङ पावर प्रयोग गरेर चिसो गर्न सकिन्छ। थप रूपमा, प्रणालीले सेल्फ-तातोको कमीको कारणले समान अनकुल यन्त्रको तुलनामा धेरै उच्च रूपान्तरण दक्षता प्रदर्शन गर्दछ।

यद्यपि, तपाईंले एकीकृत शीतलन प्रणालीको साथ GaN-आधारित चिपहरूको आसन्न उपस्थितिको आशा गर्नु हुँदैन - प्रणाली स्थिरता, तापक्रम सीमाहरू, र यस्तै अन्य जस्ता धेरै आधारभूत समस्याहरू अझै समाधान गर्न आवश्यक छ। र अझै, यो उज्ज्वल र चिसो भविष्यको लागि एक महत्त्वपूर्ण कदम हो।

स्रोतहरू:

• arstechnica.com
• प्रकृति

स्रोत: 3dnews.ru