EN
De nyeste innovasjonene innen vertikal stableing av 3D-integrerte kretser har ført til alvorlige varmeutfordringer i 3D-integrerte kretser. Tradisjonelle metoder for luftkjøling eller væskekjøling er utilstrekkelige. Mikrostrømningskjøling integrerer mikroskopiske kjølekanaler i silikoninterposere eller pakkesubstrater, noe som gjør at kjølingen skjer i nært samspill med de aktive transistorer. Dette forbedrer termisk motstand med omtrent 40 % sammenlignet med tradisjonelle varmesprederløsninger. Jet-impingement er enda mer ekstrem. Denne teknikken bygger på prinsippet om å transportere varme ved hjelp av raskt bevegende væskestrømmer rettet mot enkelte varmeområder (hotspots) på brikken, spesielt i tett logikk eller inngang/utgangsbrikker. Denne teknikken kan fjerne varme med en hastighet på over 300 watt per kvadratcentimeter. Når den anvendes på de mest komplekse 2,5D- og 3D-brikkepakken, reduserer de ovennevnte kjølemetodene virkningen av temperaturinduserte mekaniske belastninger og hindrer lagdeling i de nyeste pakketeknikkene, som f.eks. fan-out og hybrid bonding.
Tofase væskekjøling gir mulighet til å avlede varmestrømmer på over 500 W/cm².
Kjølevæsken Novec 649 eller FC-72 fordamper ved kontakt med varme overflater. Denne høye varmeabsorpsjonskapasiteten til kjølevæsken overgår absorpsjonskapasiteten til enfasekjølingsmetoder. Denne kjølingsmetoden viser seg å være den beste for varmestrømmer på over 500 W/cm², noe som ikke kan oppnås med vanlig ledningsbasert eller konvektiv kjøling. I praksis holder dampfasekjølingssystemer overflatetemperaturen på de kjølte overflatene på 85 °C for store 2 kW-chips, inkludert AI-prosessorer i superdatamaskiner som oppnår exaskale-ytelse. Etter at kjølevæskene har absorbert varmen, strømmer dampfasen til en ekstern kaldeplate eller til små kanaler i en kondensator. Dette lukker det termiske kretsløpet (løkken). Dette gjør kjølingssystemene, spesielt for bakre chipkjøling og storskalige serverrekker, svært fordelaktige, siden det ikke er nødvendig å fylle på kjølevæske.
Ofte stilte spørsmål
Hva er mikrofluidiske kjølesystemer og jetimpregnasjon?
Mens mikrofluidisk kjøling bruker små kanaler i silisiumsubstrater for mer effektiv kjøling, bruker jetimpregnasjon raskt bevegende væskestrømmer som treffer spesifikke varme punkter på mikrochipene.
Hva gjør tofasevæskekjøling så god?
Tofasekjøling kan levere mer enn 500 watt per kvadratcentimeter, noe som er langt mer enn noen av de konvensjonelle metodene, rett og slett fordi kjølevæsken fordamper på de varme komponentene.
Kan disse kjølemetodene implementeres i større applikasjoner?
Ja, mikrofluidisk kjøling og tofasekjøling er svært egnet for store serverrekker og direkte chipkjøling, spesielt for AI-prosessorer og superdatamaskiner.