Встановлено рекорд ефективності системи охолодження електронних чіпів – 1000 Вт на квадратний сантиметр

Дослідники з Центру нанотехнологій (Birck Nanotechnology Center) університету Пурду (Purdue University) розробили новий тип надефективної системи охолодження, яка призначена спочатку для чіпів радарних систем і суперкомп’ютерів.

У цій системі використовується тепломісткий рідкий холодоагент, що протікає по мережах мікроканалів, товщиною в кілька мікронів, спеціально створених прямо в структурі чіпів. І за рахунок цього нова система продемонструвала рекордний на сьогоднішній день показник ефективності відведення тепла, що дорівнює 1000 Вт на квадратний сантиметр площі охолоджуваного чіпа.

У традиційних системах охолодження використовуються металеві радіатори, всіяні пластинами-тепловідведення, які кріпляться до поверхні чіпа безпосередньо або через систему теплових трубок. Такий підхід дозволяє відвести і розсіяти в навколишній простір тепло, що виділяється при роботі чіпа, але ефективності такого методу буває не цілком достатньо для охолодження вузлів високочастотної і потужної електроніки.

“Зараз ви вже можете упакувати в межі однокристальної схеми досить серйозні обчислювальні потужності. Ситуація з охолодженням посилюється ще тенденцією створення багатошарових чіпів, Де кожен з шарів являє собою окремий “плоский” чіп “- розповідає Джастін А. Вейбеля (Justin A. Weibel), професор з університету Пурду, -” Для ефективного охолодження таких чіпів потрібно забезпечити кожен шар своїм окремим тепловідводом, без цього неможливо буде використовувати його повну потужність через проблеми перегріву”.

Слід зазначити, що нова система охолодження була розроблена в рамках програми, що фінансується Управлінням перспективних дослідницьких програм Пентагону DARPA. Завданням цієї програми є розробка системи охолодження, яку можна інтегрувати в структуру високопродуктивних чіпів, що виділяють при своїй роботі не менше кіловата тепла на квадратний сантиметр площі, приблизно в 10 разів більше, ніж виділяють процесори сучасних комп’ютерів.

“Розроблена нами структура мікроканалів і склад охолоджуючої рідини, яка не проводить електричний струм і має дуже високу теплоємність, дозволяють вбудувати нову систему охолодження практично в будь-який напівпровідниковий чіп, незалежно від кількості шарів в його структурі” – розповідає професор Вейбеля, – “Такий підхід до охолодження дозволить кардинально зменшити розміри сучасних радарних систем, створити більш ефективні суперкомп’ютери та багато іншого не тільки з військової, але і громадянської області застосування “.