Chips de refrigeración, el futuro de los dispositivos informáticos ligeros
Uno de los principales factores que restringen el desarrollo de chips de alta potencia informática es su capacidad de disipación de calor. El problema de la disipación de calor de los chips siempre ha afectado a la industria. Un chip del tamaño de la tapa de un clavo es en realidad una fuente de calor de 300 vatios, pero en realidad, el chip ya está ardiendo cuando está muy por debajo de este consumo de energía. La miniaturización y la alta integración de chips pueden conducir a un aumento significativo de la densidad del flujo de calor local. La mejora de la potencia y la velocidad informática conlleva un enorme consumo de energía y generación de calor.
Un informe publicado por TSMC muestra que en el futuro, algunos "chips grandes" con un área superior a 500 milímetros cuadrados pueden tener un consumo de energía de diseño objetivo de más de 2000 vatios. A pesar de la reducción continua en el tamaño del proceso del chip, la densidad de potencia aumenta constantemente. . Una vez que el proceso del semiconductor ingresa a 2 nm, la cantidad de transistores y la potencia informática del chip naturalmente aumentarán significativamente. El rápido aumento de la potencia informática de la IA seguirá planteando desafíos importantes para la refrigeración y refrigeración de chips de potencia ultraalta. En la actualidad, toda la industria de chips de electrónica de consumo ha entrado en un círculo vicioso de "rendimiento significativamente mejorado y consumo de energía en rápido aumento", lo que muestra una tendencia a "intercambiar consumo de energía por rendimiento".
Recientemente, Frore Systems, una innovadora solución de refrigeración de estado sólido basada en MEMS piezoeléctricos, anunció que las computadoras portátiles equipadas con su solución de chip de refrigeración activa MEMS (AirJet) se lanzarán a principios de 2023, lo que proporcionará un mejor rendimiento de refrigeración que los ventiladores tradicionales y, al mismo tiempo, reducirá el ruido. El chip de refrigeración AirJet es una solución al problema de refrigeración que limita el rendimiento de la CPU en las computadoras portátiles actuales. Se trata de la denominada "solución de refrigeración de estado sólido" que abandona por completo los métodos tradicionales de refrigeración por ventilador.
Además, Huawei y el Instituto de Tecnología de Harbin han solicitado conjuntamente una patente denominada "Diamond Chip". Se trata de un chip de disipación de calor eficiente fabricado con materiales de diamante, que puede resolver el problema de calentamiento de los chips de alto rendimiento y abrir un nuevo camino para mejorar el rendimiento del chip. El diamante es un cristal compuesto de elementos de carbono, con excelentes propiedades físicas y químicas. El diamante, como mineral natural, tiene una excelente conductividad térmica. La aplicación de diamante a la disipación de calor de chips electrónicos puede mejorar significativamente su eficiencia de disipación de calor. En comparación con los materiales tradicionales, alivia eficazmente los problemas causados por el funcionamiento prolongado de los chips a alta temperatura.
Aunque se pueden utilizar soluciones únicas en algunas aplicaciones, la mayoría de los mercados deben encontrar formas de hacer más con menos recursos, lo que significa tener más funcionalidad por vatio. El coste asociado a esto es mucho mayor que el de las soluciones anteriores.
