نوآوری در فن آوری خنک کننده راه حل بهینه برای توسعه با کارایی بالا دستگاه های الکترونیکی است

همانطور که تراشه ها به سمت چگالی بالا، یکپارچگی بالا و قدرت محاسباتی بالا می روند، توان و چگالی توان آنها به طور مداوم در حال افزایش است و "چگالی حرارتی بالا" به یک گلوگاه بزرگ در توسعه فناوری نیمه هادی های پرقدرت تبدیل شده است. با توجه به افزایش مداوم مصرف برق تراشه، فناوری خنک کننده مایع خنک کننده توجه روزافزونی را به خود جلب کرده است. با این حال، به دلیل هزینه‌های بالا و راه‌حل‌های پیچیده، فناوری پانل‌های خنک‌کننده با آب کنونی هنوز تا حدودی با راه‌حل ایده‌آل اتلاف گرما در صنعت فاصله دارد.

در تئوری، هر چه دمای یک تراشه کمتر باشد، طول عمر آن بیشتر است و عملکرد آن پایدارتر است. اما برای دستیابی به دمای پایین تر تراشه، هزینه خنک کننده ای که صنعت باید بپردازد بسیار زیاد است و نقطه تعادل بهبود عملکرد و در عین حال در نظر گرفتن هزینه ها هنوز به دست نیامده است. در این راستا، صنعت می‌تواند ترکیب‌های مختلف فناوری را اتخاذ کند یا برای توسعه محصولات مرتبط برای مواد، فن‌آوری‌ها و سناریوهای کاربردی مختلف اتلاف حرارت، به منظور کشف راه‌حل‌های بهینه تحت شرایط قابل قبول هزینه فعلی، همکاری کند.

هنگامی که مصرف برق به ده ها یا صدها وات می رسد، باید از یک لوله حرارتی برای صدور گرما از تراشه استفاده شود. پس از انتشار گرما به پره‌های اتلاف گرما بزرگ‌تر، از یک فن برای دمیدن آن استفاده می‌شود که شامل ترکیبی از جذب حرارت تغییر فاز، هدایت گرما و فن‌آوری همرفت حرارتی است. تاکنون، اکثریت قریب به اتفاق رایانه‌های شخصی و سرورها از این ترکیب لوله‌های حرارتی، باله‌ها و فن‌ها استفاده کرده‌اند. اما با رسیدن تدریجی توان مصرفی CPU به 300 وات، 500 وات یا حتی 800 وات در آن زمان، حداکثر ظرفیت اتلاف حرارت لوله حرارتی و فن شکسته شد. به دلیل ناتوانی در انطباق با توسعه صنعت از طریق استفاده از سال ها راه حل های لوله حرارتی و فن، فن آوری های اتلاف گرمای خنک کننده مایع مانند پانل های خنک کننده با آب باید اتخاذ شود.

با توجه به افزایش مداوم مصرف برق تراشه، فناوری های خنک کننده نوظهور مانند صفحه خنک کننده مایع مورد توجه روزافزونی قرار گرفته اند. در مقایسه با همرفت بادی لوله‌های حرارتی با پره‌ها و فن‌ها، صفحه سرد مایع از روش جابجایی مایع استفاده می‌کند که تبادل گرما را از طریق جریان مایع با سرعت بیشتر و با راندمان بالاتر انجام می‌دهد. با این حال، به دلیل هزینه بالا و راه حل های پیچیده، فناوری خنک کننده مایع هنوز به رشد بزرگی دست پیدا نکرده است. با این حال، در برخی از سناریوهای برنامه های پرقدرت نیز به یکی از ضروریات تبدیل شده است، زیرا راه حل ایده آل تری در صنعت وجود ندارد.

از تراشه گرمایش تا دستگاه تا محصول نهایی، تقاضای خنک‌کننده در هر سطح و پیوندی وجود دارد که شامل مواد پشتیبانی مختلف، مواد رابط و مواد زیربنایی می‌شود. در عین حال، استفاده از فن آوری های مختلف اتلاف حرارت یا سناریوهای کاربردی، مسیرها و راه حل های فنی متفاوتی را به همراه دارد. و این امر مسلماً فرصت‌های بالقوه توسعه و چالش‌های مختلف فناوری را به همراه خواهد داشت.

عناصر اصلی فناوری خنک کننده حرارتی شامل مقدار گرمای تولید شده توسط خود تراشه، شدت جریان گرما در واحد سطح و فاصله و حجمی است که گرما می تواند در آن پخش شود. معمولاً اتلاف گرما فرآیند انتشار گرما از یک خروجی حرارت بسیار بالا یا نقطه تولید گرما به فضای بزرگتر است. این فرآیند انتقال حرارت سریال است و هر پیوندی در آن ممکن است به یک گلوگاه حرارتی تبدیل شود. اتلاف گرما یک سیستم انتقال گام به گام است، مانند از نقطه حرارتی A به B، C به D به E و سپس به F. اگر راندمان انتقال بین AB، BC، یا CD پایین باشد، نتیجه نهایی ممکن است بازده خنک کننده از A تا F به اندازه کافی بالا نیست. بنابراین هر پیوند باید به طور مداوم توانایی حرارتی خود را بهبود بخشد تا از تبدیل شدن به یک گلوگاه در کل مسیر جلوگیری کند. برای تراشه‌ها و ماژول‌های تراشه با چگالی فوق‌العاده بالا (MCM)، مطمئناً راه‌حل فناوری خنک‌کننده پایدار نهایی را توسعه می‌دهد.