Inovația în tehnologia de răcire este soluția optimă pentru dezvoltarea performantă a dispozitivelor electronice

Pe măsură ce cipurile se îndreaptă spre densitate mare, integrare ridicată și putere de calcul ridicată, puterea și densitatea de putere ale acestora cresc în mod constant, iar „densitatea termică ridicată” a devenit un blocaj major în dezvoltarea tehnologiei semiconductoare de mare putere. Având în vedere creșterea continuă a consumului de energie pentru cip, tehnologia de răcire cu răcire cu lichid primește o atenție din ce în ce mai mare. Cu toate acestea, datorită costurilor ridicate și soluțiilor complexe, tehnologia actuală a panourilor răcite cu apă este încă la o oarecare distanță de soluția ideală de disipare a căldurii din industrie.

În teorie, cu cât temperatura unui cip este mai scăzută, cu atât durata de viață a acestuia este mai lungă și performanța este mai stabilă. Dar pentru a obține temperaturi mai scăzute ale cipurilor, costul de răcire pe care trebuie să-l plătească industria este prea mare, iar punctul de echilibru al îmbunătățirii performanței, luând în considerare și costurile, nu a fost încă atins. În acest sens, industria poate adopta diferite combinații de tehnologie sau poate colabora pentru a dezvolta produse conexe pentru diferite materiale de disipare a căldurii, tehnologii și scenarii de aplicare, pentru a explora soluții optime în condițiile actuale acceptabile de cost.

Când consumul de energie ajunge la zeci sau sute de wați, trebuie utilizat o conductă de căldură pentru a exporta căldură de la cip. După ce căldura se răspândește la aripioare mai mari de disipare a căldurii, se folosește un ventilator pentru a o sufla, ceea ce implică o combinație de absorbție a căldurii cu schimbare de fază, conducție a căldurii și tehnologie de convecție a căldurii. Până acum, marea majoritate a PC-urilor și a serverelor au adoptat această combinație de conducte de căldură, aripioare și ventilatoare. Cu toate acestea, pe măsură ce consumul de energie al procesorului ajunge treptat la 300 de wați, 500 de wați sau chiar 800 de wați. În acel moment, capacitatea maximă de disipare a căldurii a conductei de căldură și a ventilatorului a fost spartă. Datorită incapacității de a se adapta la dezvoltarea industriei prin utilizarea de ani de soluții de conducte de căldură și ventilatoare, trebuie adoptate tehnologii de disipare a căldurii de răcire cu lichid, cum ar fi panourile răcite cu apă.

Datorită creșterii continue a consumului de energie pentru cip, tehnologiile emergente de răcire, cum ar fi placa de răcire cu lichid, primesc o atenție din ce în ce mai mare. În comparație cu convecția vântului a conductelor de căldură cu aripioare și ventilatoare, placa rece lichidă adoptă o metodă de convecție lichidă, care realizează schimbul de căldură prin fluxul de lichid la o viteză mai mare și cu o eficiență mai mare. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat și a soluțiilor complexe, tehnologia de răcire cu lichid nu a atins încă o creștere de ordin de mărime. Cu toate acestea, a devenit, de asemenea, un must-have în unele scenarii de aplicații de mare putere, deoarece nu există o soluție mai ideală în industrie.

De la cipul de încălzire la dispozitiv până la produsul final, există o cerere de răcire la fiecare nivel și legătură, care implică diferite materiale suport, materiale de interfață și materiale de bază. În același timp, aplicarea diferitelor tehnologii de disipare a căldurii sau scenarii de aplicare are ca rezultat căi și soluții tehnice diferite. Și acest lucru este obligat să aibă diverse oportunități potențiale de dezvoltare și diferite provocări tehnologice.

Elementele de bază ale tehnologiei de răcire termică includ cantitatea de căldură generată de cip în sine, intensitatea fluxului de căldură pe unitate de suprafață și distanța și volumul la care căldura poate difuza. De obicei, disiparea căldurii este procesul de difuzare a căldurii de la o putere termică foarte mare sau un punct fierbinte de producție într-un spațiu mai mare. Acest proces de transfer de căldură este în serie și orice legătură din el poate deveni un blocaj termic. Disiparea căldurii este un sistem de transmisie pas cu pas, cum ar fi de la punctul de căldură A la B, C la D la E și apoi la F. Dacă eficiența transferului între AB, BC sau CD este scăzută, rezultatul final poate fie că randamentul de răcire de la A la F nu este suficient de mare. Deci, fiecare legătură trebuie să-și îmbunătățească în mod continuu capacitatea termică pentru a evita să devină un blocaj pe întreaga cale. Pentru cipuri de densitate ultra-înaltă și module de cipuri (MCM), este obligat să dezvolte soluția finală de tehnologie de răcire durabilă.