Kur procesorët e desktopit për herë të parë thyen 1 GHz, për një kohë dukej sikur nuk kishte ku të shkonte. Në fillim, ishte e mundur të rritet frekuenca për shkak të proceseve të reja teknike, por përparimi i frekuencave u ngadalësua përfundimisht për shkak të kërkesave në rritje për heqjen e nxehtësisë. Edhe radiatorët masivë dhe tifozët ndonjëherë nuk kanë kohë për të hequr nxehtësinë nga çipat më të fuqishëm.
Studiuesit nga Zvicra vendosën të provojnë duke kaluar lëngun nëpër vetë kristalin. Ata projektuan çipin dhe sistemin e ftohjes si një njësi e vetme, me kanale të lëngjeve në çip të vendosura pranë pjesëve më të nxehta të çipit. Rezultati është një rritje mbresëlënëse e performancës me shpërndarje efikase të nxehtësisë.
Një pjesë e problemit me heqjen e nxehtësisë nga një çip është se zakonisht përfshin disa faza: nxehtësia transferohet nga çipi në paketimin e çipit, më pas nga paketimi në ngrohësin dhe më pas në ajër (pastë termike, dhomat e avullit, etj. . gjithashtu mund të përfshihet në proces Më tej). Në total, kjo kufizon sasinë e nxehtësisë që mund të hiqet nga çipi. Kjo është gjithashtu e vërtetë për sistemet e ftohjes së lëngshme në përdorim aktualisht. Do të ishte e mundur vendosja e çipit direkt në një lëng përçues termik, por ky i fundit nuk duhet të përçojë elektricitetin ose të hyjë në reaksione kimike me komponentët elektronikë.
Tashmë ka pasur disa demonstrime të ftohjes së lëngshme në çip. Zakonisht ne po flasim për një sistem në të cilin një pajisje me një grup kanalesh për lëngun shkrihet në një kristal, dhe vetë lëngu pompohet përmes tij. Kjo lejon që nxehtësia të hiqet në mënyrë efektive nga çipi, por zbatimet fillestare treguan se ka shumë presion në kanale dhe pompimi i ujit në këtë mënyrë kërkon shumë energji - më shumë sesa hiqet nga procesori. Kjo zvogëlon efikasitetin energjetik të sistemit dhe përveç kësaj krijon stres të rrezikshëm mekanik në çip.
Hulumtimi i ri zhvillon ide për përmirësimin e efikasitetit të sistemeve të ftohjes në çip. Për një zgjidhje, mund të përdoren sisteme ftohëse tre-dimensionale - mikrokanale me një kolektor të integruar (mikrokanale të ngulitura të shumëfishta, EMMC). Në to, një manifold hierarkik tredimensional është një komponent i një kanali që ka disa porte për shpërndarjen e ftohësit.
Studiuesit zhvilluan një mikrokanal të integruar të shumëfishtë (mMMC) duke integruar EMMC direkt në çip. Kanalet e fshehura janë ndërtuar pikërisht nën zonat aktive të çipit, dhe ftohësi rrjedh drejtpërdrejt nën burimet e nxehtësisë. Për të krijuar mMMC, së pari, vrimat e ngushta për kanalet janë gdhendur në një substrat silikoni të veshur me një gjysmëpërçues - nitrid galium (GaN); atëherë gdhendja me një gaz izotropik përdoret për të zgjeruar boshllëqet në silikon në gjerësinë e kërkuar të kanalit; Pas kësaj, vrimat në shtresën GaN mbi kanale mbyllen me bakër. Çipi mund të prodhohet në një shtresë GaN. Ky proces nuk kërkon një sistem lidhjeje midis kolektorit dhe pajisjes.
Studiuesit kanë zbatuar një modul elektronik të energjisë që konverton rrymën alternative në rrymë direkte. Me ndihmën e tij, flukset e nxehtësisë prej më shumë se 1,7 kW/cm2 mund të ftohen duke përdorur një fuqi pompimi prej vetëm 0,57 W/cm2. Përveç kësaj, sistemi shfaq efikasitet shumë më të lartë të konvertimit sesa një pajisje e ngjashme e paftohur për shkak të mungesës së vetë-ngrohjes.
Sidoqoftë, nuk duhet të prisni shfaqjen e afërt të çipave me bazë GaN me një sistem ftohjeje të integruar - një numër çështjesh themelore ende duhet të zgjidhen, si stabiliteti i sistemit, kufijtë e temperaturës, etj. E megjithatë, ky është një hap i rëndësishëm përpara drejt një të ardhmeje më të ndritshme dhe më të ftohtë.
Burimet:
Burimi: 3dnews.ru