Chip için sıvı soğutma termik çözümü
Artan transistör yoğunluğu çipin güç tüketimini azaltır, ancak transistörlerin yüksek yoğunluğu ısıyı daha yoğun hale getireceğinden ısı dağılımı sorunu da göz ardı edilemez. Yüksek performanslı yongaların ısı yayılımı, işletmeler de dahil olmak üzere herkesi her zaman rahatsız etmiştir. Geleneksel hava soğutma artı klima kombinasyonuna ek olarak, sıvı soğutma da çok verimli bir seçimdir. Ancak, klima ve hava soğutması büyük enerji tüketimi getirecektir. Microsoft, ısı dağılımının verimliliğini artırmak için veri merkezi sunucusunu denize yerleştirmeyi seçti.
Çip üzerine sıvı soğutma kurmanın zorluğu, sıvı kanalını doğrudan çip tasarımına entegre etmektir. Araştırmacılar, gelecekteki çözümün sandviç devreler arasında su akışına izin vermek olduğuna inanıyor. Kulağa basit gelse de pratikte çalıştırılması oldukça zordur. Şu anda, ısı dağılımı için iletken olmayan sıvıya daldırma, istifleme teknolojisi kullanan yongalar için çok kullanışlıdır, ancak bu teknolojiyi geleneksel yongalarda kullanmak çok pahalı hale gelecek ve seri üretime ulaşmak zor olacaktır.
TSMC, üç farklı silikon kanalı önerdi ve ilgili simülasyon testlerini gerçekleştirdi. Birinci doğrudan su soğutma yönteminde, su kendi sirkülasyon kanalına sahip olacak ve doğrudan çipe kazınacaktır; İkincisi, su kanalının çipin tepesindeki silikon tabakasına kazınmış olması ve ısıyı çipten su soğutma tabakasına aktarmak için termal arayüz malzemesi (TIM) öküz tabakasının (silikon oksit füzyonu) kullanılmasıdır; Sonuncusu, termal arayüz malzeme katmanını basit ve ucuz sıvı metal ile değiştirmektir. Etki açısından birinci yöntem en iyisidir ve ikinci yöntem ikinci yöntemdir.
Çip sıvı soğutması, gelecekte yarı iletken ısı dağılımını çözmek için önemli bir yöndür. Sonuçta, gelecekte daha yüksek yoğunluklu transistörler ve 3D Paketleme Teknolojisi, çip ısısını düzlemden üç boyutlu hale getirecek, bu da ısıyı daha yoğun hale getirmekle kalmayacak, aynı zamanda çok katmanlı istifleme de ısı transferini daha zor hale getirecektir. Giderek yoğunlaşan ısı dağılımı sorunları karşısında, çip suyu soğutması ve ısı dağılımı şeması, çip termal sorunları sorununu çözmek için iyi bir yol olabilir.
