Inovacija u tehnologiji hlađenja je optimalno rješenje za razvoj elektroničkih uređaja visokih performansi

Kako se čipovi iteriraju ka visokoj gustini, visokoj integraciji i velikoj računarskoj moći, njihova snaga i gustina snage stalno rastu, a "visoka toplotna gustina" postala je glavno usko grlo u razvoju tehnologije poluprovodnika velike snage. S obzirom na kontinuirano povećanje potrošnje energije čipa, tehnologiji hlađenja tekućinom se posvećuje sve veća pažnja. Međutim, zbog visokih troškova i složenih rješenja, trenutna tehnologija vodeno hlađenih panela još uvijek je udaljena od idealnog rješenja za disipaciju topline u industriji.

U teoriji, što je niža temperatura čipa, to je duži njegov životni vijek i stabilnije njegove performanse. Ali da bi se postigle niže temperature čipa, trošak hlađenja koji industrija treba da plati je previsok, a tačka ravnoteže za poboljšanje performansi uz uzimanje u obzir troškova još nije dostignuta. S tim u vezi, industrija može usvojiti različite kombinacije tehnologija ili sarađivati ​​na razvoju srodnih proizvoda za različite materijale za disipaciju topline, tehnologije i scenarije primjene, kako bi istražila optimalna rješenja pod trenutnim prihvatljivim uvjetima.

Kada potrošnja energije dosegne desetine ili stotine vati, potrebno je koristiti toplotnu cijev za izvoz topline iz čipa. Nakon što se toplina proširi na veća rebra za rasipanje topline, ventilator se koristi za njeno puhanje, što uključuje kombinaciju apsorpcije topline promjene faze, provođenja topline i tehnologije konvekcije topline. Do sada je velika većina računara i servera usvojila ovu kombinaciju toplotnih cevi, peraja i ventilatora. Međutim, kako potrošnja energije CPU-a postepeno dostiže 300 vati, 500 vati, pa čak i 800 vati. Zbog nemogućnosti prilagođavanja razvoju industrije korištenjem dugogodišnjih rješenja toplotnih cijevi i ventilatora, moraju se usvojiti tehnologije odvođenja topline hlađenja tekućinom kao što su paneli s vodenim hlađenjem.

Zbog stalnog povećanja potrošnje energije čipa, nove tehnologije hlađenja, kao što je ploča za hlađenje tečnosti, dobijaju sve veću pažnju. U poređenju sa konvekcijom vetra toplotnih cevi sa rebrima i ventilatorima, tečna hladna ploča usvaja metodu tečne konvekcije, koja vrši izmenu toplote kroz protok tečnosti pri većoj brzini i sa većom efikasnošću. Međutim, zbog visoke cijene i složenih rješenja, tehnologija tekućeg hlađenja još nije postigla rast reda veličine. Međutim, on je također postao must-have u nekim scenarijima primjene velike snage, jer nema idealnijeg rješenja u industriji.

Od grejnog čipa do uređaja do konačnog proizvoda, postoji potreba za hlađenjem na svakom nivou i linku, što uključuje različite materijale za podršku, materijale interfejsa i materijale ispod. Istovremeno, primjena različitih tehnologija odvođenja topline ili scenarija primjene rezultira različitim tehničkim putevima i rješenjima. A to će sigurno imati različite potencijalne razvojne mogućnosti i različite tehnološke izazove.

Osnovni elementi tehnologije termičkog hlađenja uključuju količinu toplote koju generiše sam čip, intenzitet toplotnog toka po jedinici površine i udaljenost i zapreminu na kojoj toplota može da difunduje. Obično je rasipanje topline proces raspršivanja topline iz vrlo visoke toplinske snage ili proizvodne žarišta u veći prostor. Ovaj proces prijenosa topline je serijski i svaka karika u njemu može postati usko grlo topline. Disipacija toplote je sistem prenosa korak po korak, kao što je od tačke toplote A do B, C do D do E, a zatim do F. Ako je efikasnost prenosa između AB, BC ili CD niska, konačni rezultat može biti da efikasnost hlađenja od A do F nije dovoljno visoka. Dakle, svaka karika mora kontinuirano poboljšavati svoju termičku sposobnost kako ne bi postala usko grlo na cijelom putu. Za čipove i module čipova ultra-visoke gustine (MCM), svakako će razviti ultimativno rješenje za održivu tehnologiju hlađenja.