Soğutma çipleri, hafif bilgi işlem cihazlarının geleceği
Yüksek bilgi işlem gücüne sahip çiplerin gelişimini kısıtlayan ana faktörlerden biri, ısı dağıtma yetenekleridir. Talaş ısısının yayılması sorunu her zaman endüstrinin başına bela olmuştur. Tırnak başlığı büyüklüğündeki bir çip aslında 300 watt'lık bir ısı kaynağıdır ancak gerçekte çip, bu güç tüketiminin çok altına düştüğünde zaten kavurucu sıcaktadır. Çiplerin minyatürleştirilmesi ve yüksek düzeyde entegrasyonu, yerel ısı akısı yoğunluğunda önemli bir artışa yol açabilir. Bilgi işlem gücü ve hızındaki iyileşme, büyük güç tüketimi ve ısı üretimini beraberinde getiriyor.
TSMC tarafından yayınlanan bir rapor, gelecekte 500 milimetre kareden daha büyük bir alana sahip bazı "büyük çiplerin" 2000 watt'ın üzerinde bir hedef tasarım güç tüketimine sahip olabileceğini gösteriyor. Çip proses boyutunun sürekli küçülmesine rağmen, güç yoğunluğu sürekli artıyor. . Yarı iletken süreci 2nm'ye ulaştığında, transistör sayısı ve çipin hesaplama gücü doğal olarak önemli ölçüde artacaktır. Yapay zeka hesaplama gücündeki hızlı artış, ultra yüksek güçlü çiplerin soğutulması ve soğutulmasında önemli zorluklar yaratmaya devam edecek. Şu anda, tüm tüketici elektroniği çip endüstrisi aslında "önemli ölçüde iyileştirilmiş performans ve hızla artan güç tüketimi" kısır döngüsüne girmiş durumda ve bu da "güç tüketimini performansla değiştirme" eğilimini gösteriyor.
Son zamanlarda, piezoelektrik MEMS'e dayalı yenilikçi bir katı hal soğutma çözümü olan Frore Systems, gürültüyü azaltırken geleneksel fanlardan daha iyi soğutma performansı sağlayan MEMS aktif soğutma çipi (AirJet) çözümüyle donatılmış dizüstü bilgisayarların 2023'ün başlarında piyasaya sürüleceğini duyurdu. AirJet soğutma çipi, günümüz dizüstü bilgisayarlarında CPU performansını sınırlayan soğutma sorununa bir çözümdür. Geleneksel fanlı soğutma yöntemlerini tamamen terk eden, "katı hal soğutma çözümü" olarak adlandırılan bir çözümdür.
Ayrıca Huawei ve Harbin Teknoloji Enstitüsü ortaklaşa "Diamond Chip" adı verilen bir patent başvurusunda bulundu. Bu, yüksek performanslı çiplerin ısınma problemini çözebilen ve çip performansını artırmak için yeni bir yol açabilen, elmas malzemelerden yapılmış etkili bir ısı dağıtma çipidir. Elmas, mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip, karbon elementlerinden oluşan bir kristaldir. Elmas, doğal bir mineral olarak mükemmel ısı iletkenliğine sahiptir. Elmasın elektronik çiplerin ısı dağıtımına uygulanması, onların ısı dağıtma verimliliğini önemli ölçüde artırabilir. Geleneksel malzemelerle karşılaştırıldığında, talaşların uzun süreli yüksek sıcaklıkta çalışmasının neden olduğu sorunları etkili bir şekilde hafifletir.
Bazı uygulamalarda benzersiz çözümler kullanılabilse de çoğu pazarın daha az kaynakla daha fazlasını yapmanın yollarını bulması gerekiyor, bu da watt başına daha fazla işlevselliğe sahip olmak anlamına geliyor. Bununla ilgili maliyet önceki çözümlerden çok daha yüksektir.
