sisseehitatud jahutussüsteemi rakendused protsessori jahutuses
Olgu need andmekeskused, superarvutid või sülearvutid: kiipide ja muude pooljuhtkomponentide tekitatud suur soojushulk on tänapäeva elektroonikatoodete üks suuremaid probleeme. Ühest küljest piirab see komponentide jõudlust ja struktuurset tihedust. Teisest küljest kulutab jahutusprotsess ise palju energiat, mida kasutatakse jahutusventilaatorite või vedelikjahutuspumpade jaoks.
Selle probleemi lahendamiseks on teadlased uurinud viise, kuidas parandada soojusülekande efektiivsust kiibilt jahutusvedelikku. Näiteks kasutatakse jahutussüsteemi ja kiibi kontaktpinnana parema soojusjuhtivusega metalli. Kõigi varasemate meetodite efektiivsus ei ole aga kuigi kõrge ning soojuse hajumise efektiivsuse paranemisega tõuseb plahvatuslikult ka soojuseraldussüsteemi keerukus ja tootmiskulud.
Nüüd on Šveitsi teadlased lõpuks leidnud parema võimaluse leiutada kiip, mis ei vaja välist jahutust. Pooljuhtidesse integreeritud mikrotuubulid toovad jahutusvedeliku otse ümber transistori, mis mitte ainult ei paranda oluliselt kiibi soojuse hajumise efekti, vaid säästab ka energiat ja muudab tulevased elektroonikatooted keskkonnasõbralikumaks. Selle integreeritud jahutuse tootmine on eelmise protsessiga võrreldes odavam.
Selle lahenduse põhimõte seisneb selles, et kiibi väljastpoolt jahutamise asemel jahutatakse kiipi otse seest. Jahutusvedelik voolab läbi pooljuhtmaterjali integreeritud mikrotuubulite altpoolt, mis tähendab, et transistori kui soojusallika tekitatud soojus hajub otse. Mikrokanal on otseses kontaktis kiibis olevate transistoridega, mis loob parema ühenduse soojusallika ja jahutuskanali vahel. Jahutuskanali kolmemõõtmelised harud aitavad kaasa ka jahutusvedeliku jaotumisele ja vähendavad jahutusvedeliku ringluseks vajalikku rõhku.
Jahutussüsteemi eelkatse näitab, et see suudab hajutada rohkem kui 1,7 kW soojust ruutsentimeetri kohta ja ainult 0,57 vatti pumba võimsust ruutsentimeetri kohta. See on oluliselt väiksem võimsusest, mis on vajalik väliste söövitamise jahutuskanalite jaoks. "Täheldatud jahutusvõimsus ületab ühe kilovati ruutsentimeetri kohta, mis võrdub 50-kordse efektiivsuse paranemisega võrreldes välise soojuse hajumisega," ütlesid teadlased.
Integreeritud mikrokiipjahutusel on veel üks eelis: see on odavam kui väliselt lisatud jahutusseade. Kuna jahutus-mikrokanali- ja kiibiahelaid saab tootmises otse pooljuhtidesse sisestada, on tootmiskulud madalamad. See sisejahutusega mikrokiip muudab tulevased elektroonikatooted kompaktsemaks ja energiasäästlikumaks.
