Chip vloeistofkoeling thermische oplossing
De toenemende transistordichtheid vermindert het stroomverbruik van de chip, maar de hoge dichtheid van transistors zal de warmte meer geconcentreerd maken en het probleem van warmteafvoer kan niet worden genegeerd. De warmteafvoer van hoogwaardige chips heeft altijd iedereen geplaagd, ook ondernemingen. Naast de traditionele luchtkoeling plus airconditioning combinatie is ook vloeistofkoeling een zeer efficiënte keuze. Airconditioning en luchtkoeling zullen echter een enorm energieverbruik met zich meebrengen. Microsoft koos ervoor om de datacenterserver in zee te plaatsen om de efficiëntie van de warmteafvoer te verbeteren.
De moeilijkheid bij het installeren van vloeistofkoeling op de chip is om het vloeistofkanaal rechtstreeks in het ontwerp van de chip te integreren. Onderzoekers geloven dat de toekomstige oplossing is om water tussen sandwichcircuits te laten stromen. Hoewel het eenvoudig klinkt, is het in de praktijk erg moeilijk te bedienen. Op dit moment is onderdompeling in niet-geleidende vloeistof voor warmteafvoer erg handig voor chips die stapeltechnologie gebruiken, maar het gebruik van deze technologie in traditionele chips zal erg duur worden en moeilijk om massaproductie te bereiken.
De TSMC stelde drie verschillende siliciumkanalen voor en voerde relevante simulatietests uit. Bij de eerste directe waterkoelingsmethode heeft water zijn eigen circulatiekanaal en wordt het direct in de chip geëtst; De tweede is dat het waterkanaal is geëtst op de siliciumlaag op de bovenkant van de chip, en de thermische interfacemateriaal (TIM) laag van os (siliciumoxidefusie) wordt gebruikt om warmte van de chip over te dragen naar de waterkoelingslaag; De laatste is om de thermische interface-materiaallaag te vervangen door eenvoudig en goedkoop vloeibaar metaal. Qua effect is de eerste methode de beste en de tweede methode de tweede.
Vloeistofkoeling van chips is een belangrijke richting om de warmtedissipatie van halfgeleiders in de toekomst op te lossen. Transistors met een hogere dichtheid en 3D-verpakkingstechnologie zullen de chip in de toekomst immers van vlak naar driedimensionaal maken, wat niet alleen de warmte meer geconcentreerd zal maken, maar ook meerlaagse stapeling zal de warmteoverdracht bemoeilijken. In het licht van steeds meer geconcentreerde warmtedissipatieproblemen, kunnen chipwaterkoeling en warmtedissipatieschema's een goede manier zijn om het probleem van thermische problemen met chips op te lossen.
