Noong unang nasira ng mga desktop processor ang 1 GHz, saglit na parang wala nang mapupuntahan. Sa una, posible na dagdagan ang dalas dahil sa mga bagong teknikal na proseso, ngunit ang pag-usad ng mga frequency sa kalaunan ay bumagal dahil sa lumalaking mga kinakailangan para sa pag-alis ng init. Kahit na ang napakalaking radiator at tagahanga kung minsan ay walang oras upang alisin ang init mula sa pinakamalakas na chips.
Nagpasya ang mga mananaliksik mula sa Switzerland na subukan sa pamamagitan ng pagpasa ng likido sa mismong kristal. Dinisenyo nila ang chip at cooling system bilang isang unit, na may on-chip fluid channel na inilagay malapit sa pinakamainit na bahagi ng chip. Ang resulta ay isang kahanga-hangang pagtaas sa pagganap na may mahusay na pag-alis ng init.
Bahagi ng problema sa pag-alis ng init mula sa isang chip ay kadalasang nagsasangkot ito ng ilang yugto: ang init ay inililipat mula sa chip patungo sa chip packaging, pagkatapos ay mula sa packaging patungo sa heatsink, at pagkatapos ay sa hangin (thermal paste, vapor chambers, atbp. .maaaring kasangkot din sa proseso ng Karagdagan). Sa kabuuan, nililimitahan nito ang dami ng init na maaaring alisin mula sa chip. Totoo rin ito para sa mga liquid cooling system na kasalukuyang ginagamit. Posibleng ilagay ang chip nang direkta sa isang thermally conductive na likido, ngunit ang huli ay hindi dapat magsagawa ng kuryente o pumasok sa mga reaksiyong kemikal sa mga elektronikong sangkap.
Nagkaroon na ng ilang demonstrasyon ng on-chip liquid cooling. Kadalasan ay pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang sistema kung saan ang isang aparato na may isang hanay ng mga channel para sa likido ay pinagsama sa isang kristal, at ang likido mismo ay pumped sa pamamagitan nito. Pinapayagan nitong epektibong alisin ang init mula sa chip, ngunit ipinakita ng mga paunang pagpapatupad na mayroong maraming presyon sa mga channel at ang pumping ng tubig sa ganitong paraan ay nangangailangan ng maraming enerhiya - higit pa sa inaalis mula sa processor. Binabawasan nito ang kahusayan ng enerhiya ng system at bilang karagdagan ay lumilikha ng mapanganib na mekanikal na stress sa chip.
Ang bagong pananaliksik ay bumubuo ng mga ideya para sa pagpapabuti ng kahusayan ng mga on-chip cooling system. Para sa isang solusyon, maaaring gamitin ang mga three-dimensional na sistema ng paglamig - mga microchannel na may built-in na kolektor (naka-embed na manifold microchannels, EMMC). Sa kanila, ang isang three-dimensional hierarchical manifold ay isang bahagi ng isang channel na may ilang mga port para sa pamamahagi ng coolant.
Ang mga mananaliksik ay bumuo ng isang monolithically integrated manifold microchannel (mMMC) sa pamamagitan ng pagsasama ng EMMC nang direkta sa chip. Ang mga nakatagong channel ay itinayo mismo sa ilalim ng mga aktibong lugar ng chip, at ang coolant ay direktang dumadaloy sa ilalim ng mga pinagmumulan ng init. Upang lumikha ng mMMC, una, ang makitid na mga puwang para sa mga channel ay nakaukit sa isang silicon na substrate na pinahiran ng semiconductorβgallium nitride (GaN); pagkatapos ay ang pag-ukit sa isang isotropic gas ay ginagamit upang palawakin ang mga puwang sa silikon sa kinakailangang lapad ng channel; Pagkatapos nito, ang mga butas sa layer ng GaN sa ibabaw ng mga channel ay tinatakan ng tanso. Ang chip ay maaaring gawin sa isang layer ng GaN. Ang prosesong ito ay hindi nangangailangan ng isang sistema ng koneksyon sa pagitan ng kolektor at ng aparato.
Ang mga mananaliksik ay nagpatupad ng isang power electronic module na nagko-convert ng alternating current sa direct current. Sa tulong nito, ang mga daloy ng init na higit sa 1,7 kW/cm2 ay maaaring palamigin gamit ang pumping power na 0,57 W/cm2 lamang. Bilang karagdagan, ang system ay nagpapakita ng mas mataas na kahusayan sa conversion kaysa sa isang katulad na hindi cooled na aparato dahil sa kakulangan ng self-heating.
Gayunpaman, hindi mo dapat asahan ang nalalapit na paglitaw ng mga chip na nakabatay sa GaN na may pinagsamang sistema ng paglamig - kailangan pa ring lutasin ang ilang pangunahing isyu, tulad ng katatagan ng system, mga limitasyon sa temperatura, at iba pa. Gayunpaman, ito ay isang makabuluhang hakbang pasulong patungo sa isang mas maliwanag at mas malamig na hinaharap.
Pinagmulan:
Pinagmulan: 3dnews.ru