Новый способ охлаждения чипсов путем имитации человеческих капилляров | ВесьТоп создание и продвижение сайтов

Поддержка сайта

Высокие позиции в поисковой системе, на прямую зависят от развития вашего сайта.

Продвижение сайтов

Эффективность стратегий продвижения подтверждается сотрудничеством с крупными клиентами и отзывами о нашей работе.

Создание сайтов

Мы делаем сайты быстро, недорого и профессионально. От работы с нами, у вас останутся только положительные эмоции.

Новый способ охлаждения чипсов путем имитации человеческих капилляров

Новый способ охлаждения чипсов путем имитации человеческих капилляров

Электронные компоненты становятся меньше и плотнее, но в то же время горячее. Кремниевые чипы плохо работают при высоких температурах, и борьба с постоянно растущим количеством тепла, выделяемого миллиардами и даже десятками миллиардов транзисторов, является серьезной и все более современной технологической задачей.

Существует множество способов охлаждения кремниевых чипов, от простых пассивных радиаторов до сложных современных систем водяного охлаждения. В более современных системах водяного охлаждения чипов используется небольшой водоблок с микроканалами, через который проходит жидкость, отводящая тепло от поверхности чипа. Эти микроканалы должны быть как можно более узкими, чтобы лучше отводить тепло. Но чем уже эти микроканалы, тем большее давление требуется для подачи в насос, чтобы жидкость могла пройти через эти миниатюрные каналы. Однако для создания такого давления требуется большое количество энергии.

Исследователи из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) объявили о новой разработанной ими технологии, которая делает охлаждение чипов намного более эффективным. Этот новый подход также имеет сеть микроканалов, но он похож на систему кровообращения человека и интегрирован в сам полупроводниковый компонент и не добавляется позже. Научная статья о новом типе охлаждения опубликована в журнале. Природа.

Эллисон Матиоли, профессор кафедры электротехники в EPFL, и его коллеги представили чип, состоящий из тонкого слоя полупроводника из нитрида галлия (GaN), нанесенного на более толстую кремниевую подложку. В обычных чипах эта подложка просто поддерживает структурную целостность нитрида галлия, но в новой системе микроканалы проходят через эту подложку таким образом, что большинство из них проходят через области чипа, которые нагреваются сильнее всего.

Новая система микроканалов для охлаждения чипов

Чтобы решить проблему высокого энергопотребления, необходимого для создания давления для охлаждающей жидкости, проходящей через миниатюрные воздуховоды, ученые создали распределительную сеть, состоящую из широких каналов, которые сужаются только в местах с высокой концентрацией тепла. Это решение резко снижает количество энергии, необходимое для работы системы.

«Наше охлаждение очень похоже на систему кровообращения человека, которая состоит из крупных кровеносных сосудов, которые ответвляются и становятся капиллярами в определенных областях нашего тела», — говорит профессор Матиоли.

Эксперименты, проведенные в лабораториях EPFL, показали, что эффективность новой системы с точки зрения ее эффективности в 50 раз выше, чем у другой аналогичной технологии охлаждения, которая имеет микроканалы такой же ширины и не интегрирована в чип.

Так выглядит первый чип с микрожидкостной системой охлаждения

«Основным технологическим прорывом в этом подходе является инновационный метод производства, который объединяет электронные и охлаждающие конструкции в едином производственном процессе, — сказал Тиваи Вей, один из рецензентов статьи и научный сотрудник Бельгийского центра микроэлектроники.

Он добавляет, что такая интеграция помогает микроканалам максимально приближаться к наиболее горячим участкам чипа и обеспечивает гораздо более эффективное охлаждение.

«Это важное исследование, поскольку оно устраняет разрыв между двумя разными сообществами: сообществом силовой электроники и сообществом специалистов по охлаждению электроники. До сих пор в большинстве научных работ такого рода они рассматривались отдельно », — сказал Сяньмин Дай, доцент кафедры машиностроения Техасского университета в Далласе, который не участвовал в исследовании и выступал в качестве независимого наблюдателя.

Принцип работы капиллярной системы охлаждения

Тепловая инженерия при разработке нового чипа обычно остается в стороне и рассматривается только после того, как электрическая схема будет полностью спроектирована. Но Уильям Кинг, профессор и глава факультета механики Университета Иллинойса, отметил, что некоторые крупные исследовательские группы уже рассматривают новую концепцию создания чипов во встроенной системе охлаждения.

Ученые создали силовой электронный модуль для преобразования переменного тока в постоянный. Эксперименты с этим устройством показали, что тепловые потоки, превышающие 1,7 киловатт на квадратный сантиметр, можно охладить, используя мощность накачки всего 0,57 Вт на квадратный сантиметр. Кроме того, устройства с новым капиллярным охлаждением показали гораздо более высокую эффективность преобразования по сравнению с аналогичным устройством с внешним охлаждением. Основная причина в том, что капиллярное охлаждение, встроенное в чип, исключает деградацию полупроводника, вызванную его нагревом.

Новую технологию можно использовать во всех типах электроники — для охлаждения компьютерных чипов, в солнечных батареях, в электромобилях, где она может значительно увеличить удельную мощность. Потенциал новой технологии также велик в центрах обработки данных, которые потребляют огромное количество энергии, большая часть которой — около 30% — используется для охлаждения. Новые системы капиллярного охлаждения позволяют значительно снизить потребление этой энергии.

Теперь необходимо более подробное исследование целостности тонкого слоя GaN, чтобы понять, как долго он остается стабильным, и внести соответствующие улучшения. Причем в первых экспериментах использовалось только однофазное охлаждение водой, при этом она не становилась настолько горячей, чтобы превращаться в пар. В последующих исследованиях будет использоваться двухфазная жидкость, в которой тепло рассеивается за счет испарения жидкости.

Читайте так же:
Not found

Нам доверяют

Интернет магазин