La innovació en tecnologia de refrigeració és la solució òptima per al desenvolupament d'alt rendiment de dispositius electrònics
A mesura que els xips iteren cap a una alta densitat, una alta integració i una gran potència de càlcul, la seva potència i densitat de potència augmenten constantment i "l'alta densitat tèrmica" s'ha convertit en un coll d'ampolla important en el desenvolupament de la tecnologia de semiconductors d'alta potència. Tenint en compte l'augment continu del consum d'energia dels xips, la tecnologia de refrigeració líquida està rebent una atenció creixent. No obstant això, a causa dels alts costos i les solucions complexes, la tecnologia actual de panells refrigerats per aigua encara està a una certa distància de la solució de dissipació de calor ideal a la indústria.
En teoria, com més baixa sigui la temperatura d'un xip, més llarga serà la seva vida útil i més estable serà el seu rendiment. Però per aconseguir temperatures de xip més baixes, el cost de refrigeració que ha de pagar la indústria és massa elevat i encara no s'ha arribat al punt d'equilibri de millorar el rendiment, tenint en compte els costos. En aquest sentit, la indústria pot adoptar diferents combinacions tecnològiques o col·laborar per desenvolupar productes relacionats per a diversos materials, tecnologies i escenaris d'aplicació de dissipació de calor, per tal d'explorar solucions òptimes en condicions de cost acceptables actuals.
Quan el consum d'energia arriba a desenes o centenars de watts, cal utilitzar un tub de calor per exportar calor del xip. Després que la calor s'estén a les aletes de dissipació de calor més grans, s'utilitza un ventilador per bufar-la, que implica una combinació d'absorció de calor de canvi de fase, conducció de calor i tecnologia de convecció de calor. Fins ara, la gran majoria d'ordinadors i servidors han adoptat aquesta combinació de tubs de calor, aletes i ventiladors. Tanmateix, a mesura que el consum d'energia de la CPU arriba gradualment als 300 watts, 500 watts o fins i tot 800 watts En aquell moment, la capacitat màxima de dissipació de calor del tub de calor i el ventilador es va trencar. A causa de la incapacitat d'adaptar-se al desenvolupament de la indústria mitjançant l'ús d'anys de solucions de tubs de calor i ventiladors, s'han d'adoptar tecnologies de dissipació de calor de refrigeració líquida, com ara panells refrigerats per aigua.
A causa de l'augment continu del consum d'energia dels xips, les tecnologies de refrigeració emergents, com ara la placa de refrigeració líquida, estan rebent una atenció creixent. En comparació amb la convecció del vent de tubs de calor amb aletes i ventiladors, la placa freda líquida adopta un mètode de convecció líquida, que realitza l'intercanvi de calor a través del flux de líquid a una velocitat més ràpida i amb més eficiència. Tanmateix, a causa de l'alt cost i les solucions complexes, la tecnologia de refrigeració líquida encara no ha aconseguit un creixement d'ordre de magnitud. Tanmateix, també s'ha convertit en un imprescindible en alguns escenaris d'aplicació d'alta potència, ja que no hi ha una solució ideal a la indústria.
Des del xip de calefacció fins al dispositiu fins al producte final, hi ha una demanda de refrigeració a tots els nivells i enllaços, que inclou diferents materials de suport, materials d'interfície i materials subjacents. Al mateix temps, l'aplicació de diferents tecnologies de dissipació de calor o escenaris d'aplicació dóna com a resultat diferents vies i solucions tècniques. I això està obligat a tenir diverses oportunitats potencials de desenvolupament i diferents reptes tecnològics.
Els elements bàsics de la tecnologia de refrigeració tèrmica inclouen la quantitat de calor generada pel propi xip, la intensitat del flux de calor per unitat d'àrea i la distància i el volum al qual es pot difondre la calor. En general, la dissipació de calor és el procés de difusió de la calor des d'una producció de calor molt alta o un punt calent de producció a un espai més gran. Aquest procés de transferència de calor és en sèrie i qualsevol enllaç pot convertir-se en un coll d'ampolla de calor. La dissipació de calor és un sistema de transmissió pas a pas, com ara del punt de calor A a B, C a D a E i després a F. Si l'eficiència de transferència entre AB, BC o CD és baixa, el resultat final pot ser sigui que l'eficiència de refrigeració de A a F no és prou alta. Per tant, cada enllaç ha de millorar contínuament la seva capacitat tèrmica per evitar convertir-se en un coll d'ampolla en tot el camí. Per a xips i mòduls de xip (MCM) d'alta densitat, està obligat a desenvolupar la solució de tecnologia de refrigeració sostenible definitiva.
