Chipurile de răcire, viitorul dispozitivelor de calcul ușoare
Unul dintre principalii factori care limitează dezvoltarea cipurilor de mare putere de calcul este capacitatea lor de disipare a căldurii. Problema disipării căldurii așchiilor a afectat întotdeauna industria. Un cip de dimensiunea unui capac pentru unghii este de fapt o sursă de căldură de 300 de wați, dar, în realitate, cip este deja arzător când este mult sub acest consum de energie. Miniaturizarea și integrarea ridicată a cipurilor pot duce la o creștere semnificativă a densității fluxului de căldură local. Îmbunătățirea puterii de calcul și a vitezei aduce un consum mare de energie și generare de căldură.
Un raport lansat de TSMC arată că, în viitor, unele „cipuri mari” cu o suprafață mai mare de 500 de milimetri pătrați pot avea un consum de putere țintă de peste 2000 de wați. În ciuda reducerii continue a dimensiunii procesului de cip, densitatea de putere crește constant. . Odată ce procesul de semiconductor intră la 2 nm, numărul de tranzistori și puterea de calcul a cipului vor crește în mod natural semnificativ. Creșterea rapidă a puterii de calcul AI va continua să pună provocări semnificative pentru răcirea și răcirea cipurilor de putere ultra-înaltă. În prezent, întreaga industrie a cipurilor electronice de consum a intrat de fapt într-un cerc vicios de „performanță îmbunătățită semnificativ și consum de energie în creștere rapidă”, arătând o tendință de „schimb consumul de energie cu performanță”.
Recent, Frore Systems, o soluție inovatoare de răcire în stare solidă bazată pe MEMS piezoelectric, a anunțat că laptopurile echipate cu soluția sa de răcire activă MEMS (AirJet) vor fi lansate la începutul anului 2023, oferind performanțe de răcire mai bune decât ventilatoarele tradiționale, reducând în același timp zgomotul. Cipul de răcire AirJet este o soluție la problema de răcire care limitează performanța procesorului în laptopurile de astăzi. Este o așa-numită „soluție de răcire în stare solidă” care abandonează complet metodele tradiționale de răcire cu ventilator.
În plus, Huawei și Institutul de Tehnologie Harbin au solicitat împreună un brevet numit „Diamond Chip”. Acesta este un cip eficient de disipare a căldurii realizat din materiale diamantate, care poate rezolva problema încălzirii așchiilor de înaltă performanță și poate deschide o nouă cale pentru îmbunătățirea performanței cipului.Diamondul este un cristal compus din elemente de carbon, cu proprietăți fizice și chimice excelente. Diamantul, ca mineral natural, are o conductivitate termică excelentă. Aplicarea diamantului la disiparea căldurii cipurilor electronice poate îmbunătăți semnificativ eficiența lor de disipare a căldurii. În comparație cu materialele tradiționale, ameliorează eficient problemele cauzate de funcționarea pe termen lung la temperaturi ridicate a chipsurilor.
Deși soluțiile unice pot fi utilizate în unele aplicații, majoritatea piețelor trebuie să găsească modalități de a face mai mult cu mai puține resurse, ceea ce înseamnă că au mai multe funcționalități per watt. Costul asociat cu aceasta este mult mai mare decât soluțiile anterioare.
