На конференции BroadGroup Power and Cooling Summit исследователи корпорации IBM представили два прототипа новаторских систем охлаждения полупроводниковых кристаллов.
|
Интерфейсная технология высокой теплопроводности |
В настоящее время на границе раздела между нагревающимся чипом и охлаждающими компонентами обычно помещаются различные вязкие пасты с теплопроводящими микрочастицами, обеспечивающие передачу тепла от чипа к системе охлаждения. Для достижения максимальной эффективности теплопередачи слой этой пасты должен иметь минимально возможную толщину, что может быть обеспечено за счет плотного прижимания радиатора к кристаллу. Однако при использовании традиционных технологий этот подход может привести к повреждению последнего.
|
Технология прямого теплообмена ударной струей |
Так называемая “интерфейсная технология высокой теплопроводности” (high thermal conductivity interface technology) позволяет вдвое улучшить отвод тепла по сравнению с применяемыми сегодня методами. Специалисты IBM разработали специальную насадку для кристаллов, в которой с помощью микротехнологий создана сеть разветвленных древовидных каналов. Структура этой сети спроектирована таким образом, что под давлением термопаста распределяется намного равномернее, при этом все участки кристалла находятся под одинаковым давлением. Это позволяет получить необходимую однородность контакта при почти в два раза меньшем давлении, а теплопередача через термоинтерфейс улучшается примерно в десять раз.
В результате дальнейшего развития концепции древовидных каналов специалисты IBM предложили еще одну технологию охлаждения чипов, на сей раз использующую жидкий хладагент. В основе разработки, получившей название “Технология прямого теплообмена ударной струей” (direct jet impingement), лежит методика доставки воды на поверхность охлаждаемого чипа с последующим обратным всасыванием. Эта полностью замкнутая система использует массив из примерно 50 тыс. микросопел и древовидную структуру для обратного сбора воды. При этом хладагент не попадает на электронные компоненты чипа, что позволяет отказаться от дополнительного термоинтерфейсного слоя между системой охлаждения и поверхностью чипа.
При лабораторных испытаниях прототип жидкостной системы, использующий в качестве хладагента воду, смог обеспечить плотность рассеиваемой мощности на уровне 370 Вт/см2, тогда как этот показатель для существующих на сегодняшний день технологий воздушного охлаждения составляет около 75 Вт/см2.
