Sistema de enfriamiento de CPU de microcanal
Ya se trate de centros de datos, superordenadores o portátiles: la gran cantidad de calor que generan 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 ventiladores de refrigeración 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, los investigadores suizos finalmente han encontrado una mejor manera 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 solo 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 ecológicos. La producción de este enfriamiento integrado 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 en el interior. El refrigerante fluye a través de los microtúbulos integrados en el material semiconductor desde abajo, lo que significa que el calor generado por el transistor como fuente de calor se disipará 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 la circulación del refrigerante.
La prueba preliminar del sistema de refrigeración muestra que puede disipar más de 1,7 kW de calor por centímetro cuadrado y solo 0,57 vatios de potencia de bombeo por centímetro cuadrado. Esto es significativamente menor que la potencia requerida para los canales de enfriamiento de grabado externo. "La capacidad de enfriamiento observada supera un kilovatio por centímetro cuadrado, lo que equivale a una mejora de 50 veces en la eficiencia con respecto a la disipación de calor externa", dijeron los investigadores.
La refrigeración por microchip integrado tiene otra ventaja: es más económica que la unidad de refrigeración añadida externamente. Debido a que los microcanales de refrigeración y los circuitos de chips se pueden introducir directamente en los semiconductores en producción, el costo de fabricación es menor. Este microchip refrigerado internamente hará que los futuros productos electrónicos sean más compactos y de bajo consumo.
