giải pháp làm mát bằng chất lỏng cho Chip
Mật độ bóng bán dẫn ngày càng tăng làm giảm mức tiêu thụ điện năng của chip, nhưng mật độ bóng bán dẫn cao sẽ khiến nhiệt tập trung hơn và không thể bỏ qua vấn đề tản nhiệt. Vấn đề tản nhiệt của những con chip hiệu suất cao luôn khiến mọi người, kể cả các doanh nghiệp lo lắng. Bên cạnh sự kết hợp làm mát bằng không khí truyền thống cộng với điều hòa không khí, làm mát bằng chất lỏng cũng là một lựa chọn rất hiệu quả. Tuy nhiên, điều hòa không khí và làm mát không khí sẽ mang lại mức tiêu thụ năng lượng rất lớn. Microsoft chọn cách đưa máy chủ trung tâm dữ liệu xuống biển để nâng cao hiệu quả tản nhiệt.
Khó khăn trong việc cài đặt làm mát bằng chất lỏng trên chip là tích hợp kênh chất lỏng trực tiếp vào thiết kế của chip. Các nhà nghiên cứu tin rằng giải pháp trong tương lai là để nước chảy giữa các mạch bánh sandwich. Mặc dù nghe có vẻ đơn giản, nhưng nó rất khó vận hành trong thực tế. Hiện tại, việc ngâm trong chất lỏng không dẫn điện để tản nhiệt rất hữu ích đối với chip sử dụng công nghệ xếp chồng, nhưng sử dụng công nghệ này trong chip truyền thống sẽ trở nên rất tốn kém và khó đạt được sản xuất hàng loạt.
TSMC đã đề xuất ba kênh silicon khác nhau và tiến hành các thử nghiệm mô phỏng có liên quan. Ở phương pháp làm mát bằng nước trực tiếp đầu tiên, nước sẽ có kênh tuần hoàn riêng và được khắc trực tiếp vào chip; Thứ hai là kênh nước được khắc vào lớp silicon trên mặt trên của chip và lớp vật liệu giao diện nhiệt (TIM) của ox (phản ứng tổng hợp oxit silic) được sử dụng để truyền nhiệt từ chip sang lớp làm mát bằng nước; Cách cuối cùng là thay thế lớp vật liệu giao diện nhiệt bằng kim loại lỏng đơn giản và rẻ tiền. Xét về hiệu quả, phương pháp thứ nhất là tốt nhất và phương pháp thứ hai là phương pháp thứ hai.
Làm mát bằng chất lỏng chip là một hướng quan trọng để giải quyết tản nhiệt bán dẫn trong tương lai. Rốt cuộc, các bóng bán dẫn mật độ cao hơn và Công nghệ đóng gói 3D trong tương lai sẽ khiến chip tỏa nhiệt từ mặt phẳng sang ba chiều, điều này không chỉ khiến nhiệt tập trung hơn mà còn xếp chồng nhiều lớp sẽ khiến quá trình truyền nhiệt trở nên khó khăn hơn. Trước các vấn đề tản nhiệt ngày càng tập trung, sơ đồ tản nhiệt và làm mát bằng nước cho chip có thể là một cách tốt để giải quyết vấn đề về nhiệt của chip.
