Tecnologia de refrigeració de microxip integrada
Ja siguin centres de dades, superordinadors o ordinadors portàtils: la gran quantitat de calor generada pels xips i altres components semiconductors és un dels problemes més grans dels productes electrònics moderns. D'una banda, limita el rendiment i la densitat estructural dels components. D'altra banda, el propi procés de refrigeració consumeix molta energia, que s'utilitza per a ventiladors de refrigeració o bombes de refrigeració líquida.
Per resoldre aquest problema, els científics han estat estudiant maneres de millorar l'eficiència de la transferència de calor del xip al refrigerant. Per exemple, s'utilitza un metall amb millor conductivitat tèrmica com a superfície de contacte entre el sistema de refrigeració i el xip. Tanmateix, l'eficiència de tots els mètodes en el passat no és molt alta, i amb la millora de l'eficiència de dissipació de calor, la complexitat i el cost de fabricació del sistema de dissipació de calor també augmenten de manera exponencial.
Ara, els investigadors suïssos finalment han trobat una millor manera d'inventar un xip que no necessita refrigeració externa. Els microtúbuls integrats al semiconductor portaran el líquid de refrigeració directament al voltant del transistor, cosa que no només millora molt l'efecte de dissipació de calor del xip, sinó que també estalvia energia i fa que els futurs productes electrònics siguin més respectuosos amb el medi ambient. La producció d'aquesta refrigeració integrada és més econòmica que el procés anterior.
El principi d'aquesta solució és que en lloc de refredar-se des de l'exterior del xip, el xip es refreda directament a l'interior. El refrigerant flueix a través dels microtúbuls integrats en el material semiconductor des de baix, la qual cosa significa que la calor generada pel transistor com a font de calor es dissiparà directament. El microcanal està en contacte directe amb els transistors del xip, la qual cosa estableix una millor connexió entre la font de calor i el canal de refrigeració. Les branques tridimensionals del canal de refrigeració també contribueixen a la distribució del refrigerant i redueixen la pressió necessària per a la circulació del refrigerant.
La prova preliminar del sistema de refrigeració mostra que pot dissipar més d'1,7 kW de calor per centímetre quadrat, i només 0,57 watts de potència de bomba per centímetre quadrat. Això és significativament menor que la potència necessària per als canals de refrigeració de gravat externs. "La capacitat de refrigeració observada supera un quilowatt per centímetre quadrat, que equival a una millora de 50 vegades en l'eficiència respecte a la dissipació de calor externa", van dir els investigadors.
La refrigeració amb microxip integrat té un altre avantatge: és més barata que la unitat de refrigeració afegida externament. Com que els circuits de microcanal i xip de refrigeració es poden introduir directament als semiconductors en producció, el cost de fabricació és més baix. Aquest microxip refrigerat internament farà que els futurs productes electrònics siguin més compactes i estalviïn energia.
