Jahutuskiibid, kergete arvutusseadmete tulevik
Üks peamisi tegureid, mis piirab suure arvutusvõimsusega kiipide arendamist, on nende soojuse hajutamise võime. Laastude soojuse hajumise probleem on tööstust alati vaevanud. Küünemütsi suurune kiip on tegelikult 300-vatine soojusallikas, kuid tegelikkuses on kiip juba kõrvetavalt kuum, kui see on sellest energiatarbimisest palju väiksem. Kiipide miniaturiseerimine ja kõrge integreerimine võib kaasa tuua kohaliku soojusvoo tiheduse olulise suurenemise. Arvutusvõimsuse ja -kiiruse paranemine toob kaasa tohutu energiatarbimise ja soojuse tootmise.
TSMC avaldatud aruanne näitab, et tulevikus võib mõne "suure kiibi", mille pindala on suurem kui 500 ruutmillimeetrit, kavandatud voolutarve olla üle 2000 vatti. Hoolimata kiibi protsessi suuruse pidevast vähenemisest, suureneb võimsustihedus pidevalt . Kui pooljuhtprotsess jõuab 2 nm-ni, suureneb loomulikult oluliselt transistoride arv ja kiibi arvutusvõimsus. AI arvutusvõimsuse kiire kasv esitab jätkuvalt olulisi väljakutseid ülisuure võimsusega kiipide jahutamisele ja jahutamisele. Praegu on kogu tarbeelektroonika kiibitööstus sisenenud "oluliselt paranenud jõudluse ja kiiresti kasvava energiatarbimise" nõiaringi, mis näitab suundumust "energiatarbimise vahetamine jõudluse vastu".
Hiljuti teatas Frore Systems, uuenduslik piesoelektrilisel MEMS-il põhinev pooljuhtjahutuslahendus, et MEMS-i aktiivjahutuskiibi (AirJet) lahendusega sülearvutid tulevad turule 2023. aasta alguses, pakkudes traditsioonilistest ventilaatoritest paremat jahutust, vähendades samal ajal müra. AirJeti jahutuskiip on lahendus jahutusprobleemile, mis piirab tänapäevaste sülearvutite protsessori jõudlust. Tegemist on niinimetatud "tahkjahutuslahendusega", mis loobub täielikult traditsioonilistest ventilaatorjahutusmeetoditest.
Lisaks on Huawei ja Harbini Tehnoloogiainstituut ühiselt taotlenud patenti nimega "Diamond Chip". See on teemantmaterjalidest valmistatud tõhus soojust hajutav kiip, mis võib lahendada suure jõudlusega laastude kütteprobleemi ja avada uue tee kiibi jõudluse parandamiseks. Teemant on süsinikelementidest koosnev kristall, millel on suurepärased füüsikalised ja keemilised omadused. Teemantil kui looduslikul mineraalil on suurepärane soojusjuhtivus. Teemandi kasutamine elektrooniliste kiipide soojuse hajutamiseks võib oluliselt parandada nende soojuse hajumise efektiivsust. Võrreldes traditsiooniliste materjalidega, leevendab see tõhusalt probleeme, mis on põhjustatud laastude pikaajalisest tööst kõrgel temperatuuril.
Kuigi mõnes rakenduses saab kasutada ainulaadseid lahendusi, peavad enamik turge leidma viise, kuidas vähemate ressurssidega rohkem ära teha, mis tähendab rohkem funktsionaalsust vati kohta. Sellega seotud kulud on palju kõrgemad kui varasemad lahendused.
