تقنية تبريد الرقائق الدقيقة المتكاملة

سواء كانت مراكز بيانات أو أجهزة كمبيوتر عملاقة أو أجهزة كمبيوتر محمولة: تعتبر كمية الحرارة الكبيرة الناتجة عن الرقائق ومكونات أشباه الموصلات الأخرى من أكبر مشكلات المنتجات الإلكترونية الحديثة. من ناحية ، يحد من الأداء والكثافة الهيكلية للمكونات. من ناحية أخرى ، فإن عملية التبريد نفسها تستهلك الكثير من الطاقة ، والتي تستخدم في مراوح التبريد أو مضخات التبريد السائل.

لحل هذه المشكلة ، كان العلماء يدرسون طرقًا لتحسين كفاءة نقل الحرارة من الرقاقة إلى المبرد. على سبيل المثال ، يتم استخدام معدن ذي موصلية حرارية أفضل كسطح تلامس بين نظام التبريد والرقاقة. ومع ذلك ، فإن كفاءة جميع الطرق في الماضي ليست عالية جدًا ، ومع تحسين كفاءة تبديد الحرارة ، فإن التعقيد وتكلفة التصنيع لنظام تبديد الحرارة يرتفعان أيضًا بشكل كبير.

الآن ، وجد باحثون سويسريون أخيرًا طريقة أفضل لاختراع شريحة لا تحتاج إلى تبريد خارجي. ستجلب الأنابيب الدقيقة المدمجة في أشباه الموصلات سائل التبريد مباشرة حول الترانزستور ، مما لا يحسن بشكل كبير من تأثير تبديد الحرارة للرقاقة فحسب ، بل يوفر أيضًا الطاقة ويجعل المنتجات الإلكترونية المستقبلية أكثر صداقة للبيئة. إنتاج هذا التبريد المتكامل أرخص من العملية السابقة.

مبدأ هذا الحل هو أنه بدلاً من التبريد من الخارج للرقاقة ، يتم تبريد الشريحة مباشرة من الداخل. يتدفق المبرد عبر الأنابيب الدقيقة المدمجة في مادة أشباه الموصلات من الأسفل ، مما يعني أن الحرارة الناتجة عن الترانزستور كمصدر للحرارة ستتبدد مباشرة. تكون القناة الصغيرة على اتصال مباشر مع الترانزستورات الموجودة في الشريحة ، مما يؤدي إلى إنشاء اتصال أفضل بين مصدر الحرارة وقناة التبريد. تساهم الفروع ثلاثية الأبعاد لقناة التبريد أيضًا في توزيع المبرد وتقليل الضغط المطلوب لتدوير سائل التبريد.

يُظهر الاختبار الأولي لنظام التبريد أنه يمكنه تبديد أكثر من 1.7 كيلو واط من الحرارة لكل سنتيمتر مربع ، و 0 فقط. 57 واط من طاقة المضخة لكل سنتيمتر مربع. هذا أقل بكثير من الطاقة المطلوبة لقنوات التبريد الخارجية. وقال الباحثون "قدرة التبريد الملحوظة تتجاوز كيلو واط واحد لكل سنتيمتر مربع ، وهو ما يعادل 50 مرة تحسن في الكفاءة مقارنة بتبديد الحرارة الخارجية".

يتميز تبريد الرقاقة المتكاملة بميزة أخرى: فهو أرخص من وحدة التبريد المضافة خارجيًا. نظرًا لأنه يمكن إدخال قناة التبريد الدقيقة ودوائر الرقاقة مباشرة في أشباه الموصلات في الإنتاج ، فإن تكلفة التصنيع أقل. هذه الرقاقة الدقيقة المبردة داخليًا ستجعل المنتجات الإلكترونية المستقبلية أكثر إحكاما وموفرة للطاقة.