Solución térmica de refrigeración líquida por chip
El aumento de la densidad del transistor reduce el consumo de energía del chip, pero la alta densidad de los transistores hará que el calor esté más concentrado, y el problema de la disipación de calor no se puede ignorar. La disipación de calor de los chips de alto rendimiento siempre ha plagado a todos, incluidas las empresas. Además de la combinación tradicional de refrigeración por aire + aire acondicionado, la refrigeración líquida también es una opción muy eficiente. Sin embargo, el aire acondicionado y la refrigeración por aire traerán un gran consumo de energía. Microsoft optó por poner el servidor del centro de datos en el mar para mejorar la eficiencia de la disipación de calor.
La dificultad de instalar refrigeración líquida en el chip es integrar el canal de líquido directamente en el diseño del chip. Los investigadores creen que la solución futura es dejar que el agua fluya entre los circuitos sándwich. Aunque suene simple, es muy difícil de operar en la práctica. En la actualidad, la inmersión en líquido no conductor para la disipación de calor es muy útil para los chips que utilizan la tecnología de apilamiento, pero el uso de esta tecnología en los chips tradicionales se volverá muy costoso y difícil de lograr la producción en masa.
El TSMC propuso tres canales de silicio diferentes y realizó pruebas de simulación relevantes. En el primer método de enfriamiento directo por agua, el agua tendrá su propio canal de circulación y se grabará directamente en el chip; El segundo es que el canal de agua está grabado en la capa de silicio en la parte superior del chip, y la capa de material de interfaz térmica (TIM) de buey (fusión de óxido de silicio) se utiliza para transferir calor del chip a la capa de enfriamiento por agua; El último es reemplazar la capa de material de interfaz térmica con metal líquido simple y barato. En términos de efecto, el primer método es el mejor y el segundo método es el segundo.
La refrigeración líquida por chip es una dirección importante para resolver la disipación de calor de semiconductores en el futuro. Después de todo, los transistores de mayor densidad y la tecnología de empaquetado 3D en el futuro harán que el chip se caliente de plano a tridimensional, lo que no solo hará que el calor sea más concentrado, sino que también el apilamiento multicapa dificultará la transferencia de calor. Frente a problemas de disipación de calor cada vez más concentrados, el enfriamiento por agua con virutas y el esquema de disipación de calor pueden ser una buena manera de resolver el problema de los problemas térmicos de los chips.
