EN
Най-новите иновации във вертикалното струпване на тримерни интегрални схеми са породили сериозни топлинни предизвикателства в тримерните интегрални схеми. Традиционните методи за охлаждане с въздух или течности са недостатъчни. Микрофлуидното охлаждане интегрира миниатюрни охладителни канали в силиконовите интерпозери или подложките на корпуса, което позволява охлаждащото действие да се осъществява в непосредствена близост до работещите транзистори. Това подобрява топлинното съпротивление приблизително с 40 % в сравнение с традиционните решения с топлоотводи. Още по-екстремен е методът на струйно въздействие. Този метод се основава на принципа за пренасяне на топлина чрез бързо движещи се флуидни струи, насочени към отделни горещи точки в чипа, особено в плътните логически или входно/изходни ди. Този метод може да отвежда топлина с мощност над 300 вата на квадратен сантиметър. Когато се прилага към най-сложните 2,5D и 3D чипови корпуси, горепосочените методи за охлаждане намаляват влиянието на температурно индуцираните механични натоварвания и предотвратяват разделянето на слоевете при най-новите техники за опаковане, като например fan-out и хибридно свързване.
Двуетапното течностно охлаждане осигурява възможността за отвеждане на топлинни потоци над 500 W/cm².
Охладителната течност Novec 649 или FC-72 се изпарява при контакт с горещи повърхности. Тази висока топлоабсорбираща способност на охладителя надвишава способността за абсорбция при еднофазни методи за охлаждане. Този метод за охлаждане се оказва най-ефективен при топлинни потоци над 500 W/cm², които обикновеното проводимо или конвективно охлаждане не може да постигне. На практика при големи чипове с мощност 2 kW — например AI процесори в суперкомпютри с екзаскаларна производителност — системите за охлаждане в парна фаза поддържат температурата на охлаждащите повърхности на 85 °C. След като охладителните течности абсорбират топлината, парата се движи към външно разположена студена плоча или към малки канали на кондензатор. По този начин се затваря термичната верига (цикъл). Това прави системите за охлаждане особено предимни, по-специално за охлаждане на задната страна на чиповете и за големи серверни стойки, тъй като не е необходимо допълнително пълнене с охладителна течност.
Често задавани въпроси
Какво представляват микротечното охлаждане и струйното въздействие?
Докато микротечното охлаждане използва малки канали в кремниевите подложки за по-ефективно охлаждане, струйното въздействие използва бързо движещи се струи течност, които удрят конкретни горещи точки в чиповете.
Какво прави двуфазното течностно охлаждане толкова ефективно?
Двуфазното охлаждане може да достигне над 500 вата на квадратен сантиметър, което е значително повече от всеки от конвенционалните методи, просто защото изпарява хладилните течности върху горещите компоненти.
Могат ли тези методи за охлаждане да се прилагат в големи мащаби?
Да, микротечното охлаждане и двуфазното охлаждане са много подходящи за големи сървърни стойки и директно охлаждане на чипове, особено за AI процесори и суперкомпютри.