La innovación en tecnología de refrigeración es la solución óptima para el desarrollo de alto rendimiento de dispositivos electrónicos
A medida que los chips avanzan hacia una alta densidad, una alta integración y una alta potencia informática, su potencia y su densidad de potencia aumentan constantemente, y la "alta densidad térmica" se ha convertido en un importante cuello de botella en el desarrollo de la tecnología de semiconductores de alta potencia. Dado el continuo aumento en el consumo de energía de los chips, la tecnología de refrigeración líquida está recibiendo cada vez más atención. Sin embargo, debido a los altos costos y las soluciones complejas, la tecnología actual de paneles refrigerados por agua aún está lejos de ser la solución ideal de disipación de calor en la industria.
En teoría, cuanto más baja es la temperatura de un chip, mayor es su vida útil y más estable es su rendimiento. Pero para lograr temperaturas más bajas en los chips, el costo de enfriamiento que la industria debe pagar es demasiado alto, y aún no se ha alcanzado el punto de equilibrio entre mejorar el rendimiento y al mismo tiempo considerar los costos. En este sentido, la industria puede adoptar diferentes combinaciones de tecnologías o colaborar para desarrollar productos relacionados para diversos materiales, tecnologías y escenarios de aplicación de disipación de calor, con el fin de explorar soluciones óptimas en las condiciones actuales de costos aceptables.
Cuando el consumo de energía alcanza decenas o cientos de vatios, es necesario utilizar un tubo de calor para exportar calor desde el chip. Después de que el calor se propaga a aletas de disipación de calor más grandes, se utiliza un ventilador para soplarlo, lo que implica una combinación de tecnología de absorción de calor por cambio de fase, conducción de calor y convección de calor. Hasta ahora, la gran mayoría de PC y servidores han adoptado esta combinación de heatpipes, aletas y ventiladores. Sin embargo, a medida que el consumo de energía de la CPU alcanzó gradualmente los 300 vatios, 500 vatios o incluso 800 vatios, la capacidad máxima de disipación de calor del tubo de calor y el ventilador se rompió. Debido a la incapacidad de adaptarse al desarrollo de la industria mediante el uso de años de soluciones de ventiladores y tubos de calor, se deben adoptar tecnologías de disipación de calor de refrigeración líquida, como paneles refrigerados por agua.
Debido al continuo aumento en el consumo de energía de los chips, las tecnologías de refrigeración emergentes, como la placa de refrigeración líquida, están recibiendo cada vez más atención. En comparación con la convección eólica de los caloductos con aletas y ventiladores, la placa fría líquida adopta un método de convección líquida, que lleva a cabo el intercambio de calor a través del flujo de líquido a una velocidad más rápida y con mayor eficiencia. Sin embargo, debido al alto coste y a las soluciones complejas, la tecnología de refrigeración líquida aún no ha logrado un crecimiento de un orden de magnitud. Sin embargo, también se ha convertido en una herramienta imprescindible en algunos escenarios de aplicaciones de alta potencia, ya que no existe una solución más ideal en la industria.
Desde el chip calefactor hasta el dispositivo y el producto final, existe una demanda de enfriamiento en cada nivel y vínculo, lo que involucra diferentes materiales de soporte, materiales de interfaz y materiales subyacentes. Al mismo tiempo, la aplicación de diferentes tecnologías de disipación de calor o escenarios de aplicación da como resultado diferentes rutas y soluciones técnicas. Y esto seguramente tendrá varias oportunidades potenciales de desarrollo y diferentes desafíos tecnológicos.
Los elementos centrales de la tecnología de enfriamiento térmico incluyen la cantidad de calor generado por el propio chip, la intensidad del flujo de calor por unidad de área y la distancia y el volumen a los que el calor puede difundirse. Por lo general, la disipación de calor es el proceso de difundir el calor desde una salida de calor muy alta o un punto de producción a un espacio más grande. Este proceso de transferencia de calor es en serie y cualquier vínculo en él puede convertirse en un cuello de botella de calor. La disipación de calor es un sistema de transmisión paso a paso, como del punto de calor A a B, de C a D a E, y luego a F. Si la eficiencia de transferencia entre AB, BC o CD es baja, el resultado final puede puede ser que la eficiencia de enfriamiento de A a F no sea lo suficientemente alta. Por lo tanto, cada eslabón necesita mejorar continuamente su capacidad térmica para evitar convertirse en un cuello de botella en todo el camino. Para chips y módulos de chip (MCM) de densidad ultraalta, está obligado a desarrollar la solución tecnológica de refrigeración sostenible definitiva.
