Tecnología de refrigeración de microchip integrada
Ya se trate de centros de datos, superordenadores o portátiles: la gran cantidad de calor generada por los chips y otros componentes semiconductores es uno de los mayores problemas de los productos electrónicos modernos. Por un lado, limita el rendimiento y la densidad estructural de los componentes. Por otro lado, el proceso de refrigeración en sí consume mucha energía, que se utiliza para enfriar ventiladores o bombas de refrigeración líquida.
Para resolver este problema, los científicos han estado estudiando formas de mejorar la eficiencia de la transferencia de calor del chip al refrigerante. Por ejemplo, se utiliza un metal con mejor conductividad térmica como superficie de contacto entre el sistema de refrigeración y el chip. Sin embargo, la eficiencia de todos los métodos en el pasado no es muy alta y con la mejora de la eficiencia de disipación de calor, la complejidad y el costo de fabricación del sistema de disipación de calor también aumentan exponencialmente.
Ahora, investigadores suizos finalmente han encontrado una manera mejor de inventar un chip que no necesita refrigeración externa. Los microtúbulos integrados en el semiconductor llevarán el líquido refrigerante directamente alrededor del transistor, lo que no sólo mejora en gran medida el efecto de disipación de calor del chip, sino que también ahorra energía y hace que los futuros productos electrónicos sean más respetuosos con el medio ambiente. La producción de esta refrigeración integrada es más económica que el proceso anterior.
El principio de esta solución es que en lugar de enfriarse desde el exterior del chip, el chip se enfría directamente por dentro. El refrigerante fluye desde abajo a través de los microtúbulos integrados en el material semiconductor, de modo que el calor generado por el transistor como fuente de calor se disipa directamente. El microcanal está en contacto directo con los transistores del chip, lo que establece una mejor conexión entre la fuente de calor y el canal de refrigeración. Las ramas tridimensionales del canal de refrigeración también contribuyen a la distribución del refrigerante y reducen la presión necesaria para su circulación.
La prueba preliminar del sistema de refrigeración muestra que puede disipar más de 1,7 kW de calor por centímetro cuadrado y sólo 0.57 vatios de potencia de bomba por centímetro cuadrado. Esto es significativamente menor que la energía necesaria para los canales de refrigeración de grabado externos. "La capacidad de refrigeración observada supera el kilovatio por centímetro cuadrado, lo que equivale a una mejora 50 veces mayor en la eficiencia con respecto a la disipación de calor externa", dijeron los investigadores.
La refrigeración por microchip integrada tiene otra ventaja: es más barata que la unidad de refrigeración añadida externamente. Debido a que los circuitos de microcanales y chips de refrigeración se pueden introducir directamente en los semiconductores durante la producción, el costo de fabricación es menor. Este microchip refrigerado internamente hará que los futuros productos electrónicos sean más compactos y ahorren energía.
