تراشه های خنک کننده، آینده دستگاه های محاسباتی سبک وزن

یکی از عوامل اصلی محدود کننده توسعه تراشه های با قدرت محاسباتی بالا، قابلیت اتلاف حرارت آنها است. موضوع اتلاف حرارت تراشه همواره این صنعت را با مشکل مواجه کرده است. تراشه ای به اندازه یک کلاهک ناخن در واقع یک منبع حرارتی 300 واتی است، اما در واقعیت، تراشه در حال حاضر بسیار داغ است که بسیار کمتر از این مصرف انرژی است. کوچک سازی و ادغام بالای تراشه ها می تواند منجر به افزایش قابل توجهی در چگالی شار حرارتی موضعی شود. بهبود قدرت محاسباتی و سرعت باعث مصرف انرژی و تولید گرما می شود.

گزارش منتشر شده توسط TSMC نشان می‌دهد که در آینده، برخی از "تراشه‌های بزرگ" با مساحتی بیشتر از 500 میلی‌متر مربع ممکن است مصرف برق هدف طراحی بیش از 2000 وات داشته باشند. . هنگامی که فرآیند نیمه هادی وارد 2 نانومتر شود، طبیعتا تعداد ترانزیستورها و قدرت محاسباتی تراشه به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. افزایش سریع قدرت محاسباتی هوش مصنوعی همچنان چالش‌های مهمی را برای خنک‌سازی و خنک‌سازی تراشه‌های با قدرت فوق‌العاده به همراه خواهد داشت. در حال حاضر، کل صنعت تراشه های الکترونیکی مصرفی در واقع وارد چرخه معیوب "به طور قابل توجهی بهبود عملکرد و افزایش سریع مصرف برق" شده است که نشان دهنده روند "مبادله مصرف برق برای عملکرد" ​​است.

اخیراً، Frore Systems، یک راه حل ابتکاری خنک کننده حالت جامد مبتنی بر MEMS پیزوالکتریک، اعلام کرد که لپ تاپ های مجهز به تراشه خنک کننده فعال MEMS (AirJet) در اوایل سال 2023 عرضه خواهند شد و عملکرد خنک کنندگی بهتری نسبت به فن های سنتی و در عین حال کاهش نویز ارائه می دهند. تراشه خنک کننده AirJet راه حلی برای مشکل خنک کننده است که عملکرد CPU را در لپ تاپ های امروزی محدود می کند. این یک راه حل به اصطلاح خنک کننده حالت جامد است که روش های خنک کننده سنتی فن را کاملاً کنار می گذارد.

علاوه بر این، هواوی و موسسه فناوری هاربین به طور مشترک برای ثبت اختراعی به نام "تراشه الماس" درخواست داده اند. این یک تراشه اتلاف حرارت کارآمد ساخته شده از مواد الماس است که می تواند مشکل گرمایش تراشه های با کارایی بالا را حل کند و مسیر جدیدی را برای بهبود عملکرد تراشه باز کند. الماس کریستالی است که از عناصر کربنی با خواص فیزیکی و شیمیایی عالی تشکیل شده است. الماس، به عنوان یک ماده معدنی طبیعی، دارای رسانایی حرارتی عالی است. استفاده از الماس در اتلاف حرارت تراشه های الکترونیکی می تواند به طور قابل توجهی کارایی اتلاف حرارت آنها را بهبود بخشد. در مقایسه با مواد سنتی، به طور موثر مشکلات ناشی از عملکرد طولانی مدت تراشه ها در دمای بالا را کاهش می دهد.

اگرچه راه‌حل‌های منحصربه‌فردی را می‌توان در برخی از برنامه‌ها استفاده کرد، اما بیشتر بازارها باید راه‌هایی برای انجام کارهای بیشتر با منابع کمتر پیدا کنند، که به معنای داشتن عملکرد بیشتر در هر وات است. هزینه مربوط به این بسیار بیشتر از راه حل های قبلی است.