vloeistofkoeling thermische oplossing voor Chip
De toenemende transistordichtheid vermindert het stroomverbruik van de chip, maar de hoge dichtheid van transistors zal de warmte meer concentreren en het probleem van warmteafvoer kan niet worden genegeerd. De warmteafvoer van krachtige chips heeft altijd iedereen geplaagd, ook ondernemingen. Naast de traditionele luchtkoeling plus airconditioning combinatie is ook vloeistofkoeling een zeer efficiënte keuze. Airconditioning en luchtkoeling brengen echter een enorm energieverbruik met zich mee. Microsoft koos ervoor om de datacenterserver in zee te plaatsen om de efficiëntie van de warmteafvoer te verbeteren.
De moeilijkheid van 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 lastig 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 wordt erg duur 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 een eigen circulatiekanaal en wordt het direct in de chip geëtst; De tweede is dat het waterkanaal wordt geëtst op de siliciumlaag bovenop de chip, en de thermische interfacemateriaal (TIM) laag van ox (siliciumoxidefusie) wordt gebruikt om warmte van de chip naar de waterkoellaag over te brengen; De laatste is om de thermische interfacemateriaallaag te vervangen door eenvoudig en goedkoop vloeibaar metaal. Qua effect is de eerste methode de beste en de tweede methode de tweede.
Chipvloeistofkoeling is een belangrijke richting om de warmtedissipatie van halfgeleiders in de toekomst op te lossen. Immers, transistors met een hogere dichtheid en 3D-verpakkingstechnologie zullen in de toekomst de chipwarmte van vlak naar driedimensionaal maken, waardoor niet alleen de warmte geconcentreerder wordt, maar ook meerlaagse stapeling zal de warmteoverdracht bemoeilijken. In het licht van steeds meer geconcentreerde warmteafvoerproblemen, kunnen chipwaterkoeling en warmteafvoerschema's een goede manier zijn om het probleem van chipthermische problemen op te lossen.
