Sistema di raffreddamento della CPU a microcanali
Che si tratti di data center, supercomputer o laptop: la grande quantità di calore generata da chip e altri componenti a semiconduttore è uno dei maggiori problemi dei moderni prodotti elettronici. Da un lato, limita le prestazioni e la densità strutturale dei componenti. D'altra parte, il processo di raffreddamento stesso consuma molta energia, che viene utilizzata per le ventole di raffreddamento o le pompe di raffreddamento a liquido.
Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno studiato modi per migliorare l'efficienza del trasferimento di calore dal chip al liquido di raffreddamento. Ad esempio, come superficie di contatto tra il sistema di raffreddamento e il chip viene utilizzato un metallo con una migliore conduttività termica. Tuttavia, l'efficienza di tutti i metodi in passato non è molto elevata e, con il miglioramento dell'efficienza di dissipazione del calore, aumentano esponenzialmente anche la complessità e il costo di produzione del sistema di dissipazione del calore.
Ora, i ricercatori svizzeri hanno finalmente trovato un modo migliore per inventare un chip che non necessita di raffreddamento esterno. I microtubuli integrati nel semiconduttore porteranno il liquido di raffreddamento direttamente attorno al transistor, il che non solo migliora notevolmente l'effetto di dissipazione del calore del chip, ma fa anche risparmiare energia e rende i futuri prodotti elettronici più rispettosi dell'ambiente. La produzione di questo raffreddamento integrato è più economica rispetto al processo precedente.
Il principio di questa soluzione è che invece di raffreddare dall'esterno del chip, il chip viene raffreddato direttamente all'interno. Il liquido di raffreddamento scorre dal basso attraverso i microtubuli integrati nel materiale semiconduttore, il che significa che il calore generato dal transistor come fonte di calore verrà dissipato direttamente. Il microcanale è a diretto contatto con i transistor nel chip, che stabilisce una migliore connessione tra la fonte di calore e il canale di raffreddamento. Anche le diramazioni tridimensionali del canale di raffreddamento contribuiscono alla distribuzione del liquido di raffreddamento e riducono la pressione richiesta per la circolazione del liquido di raffreddamento.
Il test preliminare del sistema di raffreddamento mostra che può dissipare più di 1,7 kW di calore per centimetro quadrato e solo 0,57 watt di potenza della pompa per centimetro quadrato. Questo è significativamente inferiore alla potenza richiesta per i canali di raffreddamento dell'incisione esterna. "La capacità di raffreddamento osservata supera un kilowatt per centimetro quadrato, il che equivale a un miglioramento dell'efficienza di 50 volte rispetto alla dissipazione del calore esterno", hanno affermato i ricercatori.
Il raffreddamento a microchip integrato ha un altro vantaggio: è più economico dell'unità di raffreddamento aggiunta esternamente. Poiché i circuiti di microcanali e chip di raffreddamento possono essere introdotti direttamente nei semiconduttori in produzione, il costo di produzione è inferiore. Questo microchip raffreddato internamente renderà i futuri prodotti elettronici più compatti e a risparmio energetico.
