EN
3B entegre devrelerde dikey istifleme konusundaki en son yenilikler, 3B entegre devrelerde ciddi ısı problemlerine yol açmıştır. Hava soğutması veya sıvı soğutma çözümleri gibi geleneksel yöntemler yetersiz kalmaktadır. Mikroakışkan soğutma, silikon interpozitörler veya paket altlıklarına mini boyutlu soğutma kanalları entegre ederek soğutma işlemini çalışan transistörlere mümkün olduğunca yakın bir konuma getirir. Bu, geleneksel ısı emici çözümlerle karşılaştırıldığında termal direnci yaklaşık %40 oranında azaltır. Jet çarpması yöntemi ise daha da ileri düzeydedir. Bu teknik, yoğun mantık ya da giriş/çıkış (I/O) die’lerindeki bireysel sıcak noktalara yönlendirilen yüksek hızda akışkan akımları aracılığıyla ısıyı taşımaya dayanır. Bu teknik, santimetrekare başına 300 watt’ın üzerinde bir ısı çıkarma hızına ulaşabilir. En karmaşık 2,5B ve 3B çip paketlerine uygulandığında, yukarıda bahsedilen soğutma yöntemleri, sıcaklık kaynaklı mekanik yüklerin etkisini azaltır ve fan-out ve hibrit bağlama gibi en yeni paketleme tekniklerinde katman ayrılması oluşumunu engeller.
İki fazlı sıvı soğutma, 500 W/cm²’den fazla ısı akılarını dağıtabilme yeteneği sağlar.
Soğutma sıvısı Novec 649 veya FC-72, sıcak yüzeylerle temas ettiğinde buharlaşır. Bu soğutucunun yüksek ısı emme kapasitesi, tek fazlı soğutma yöntemlerinin emme kapasitesini aşar. Bu soğutma yöntemi, normal iletimli veya taşınım yoluyla soğutmanın başaramadığı 500 W/cm²’den fazla ısı akıları için en uygun çözümü oluşturur. Uygulamada, büyük boyutlu 2 kW’lık çipler için buhar fazlı soğutma sistemleri, exascale performans sağlayan süperbilgisayarların yapay zekâ işlemcileri dahil olmak üzere soğutulan yüzeylerin sıcaklığını 85 °C’de tutar. Soğutma sıvıları ısıyı emdikten sonra buhar fazı, dışarıda yerleştirilmiş bir soğuk plaka ya da yoğuşturucunun küçük kanallarına doğru akar. Böylece termal devre (döngü) tamamlanmış olur. Bu durum, özellikle arka yüzey soğutması ve büyük ölçekli sunucu raf sistemleri için soğutma sistemlerini oldukça avantajlı kılar; çünkü soğutucunun yeniden doldurulması gerekmez.
SSS
Mikroakışkan soğutma ve jet çarpması nedir?
Mikroakışkan soğutma, daha verimli soğutma sağlamak için silikon altlıklar içinde küçük kanalları kullanırken, jet çarpması, çipler üzerindeki belirli sıcak noktalara hızla hareket eden sıvı akımlarını yönlendirir.
İki fazlı sıvı soğutmayı bu kadar etkili kılan nedir?
İki fazlı soğutma, soğutucu maddeleri sıcak bileşenler üzerinde buharlaştırması nedeniyle santimetrekare başına 500 watt’ın çok üzerinde bir soğutma kapasitesine sahip olabilir; bu değer, geleneksel yöntemlerin hiçbirinin ulaşamadığı bir seviyedir.
Bu soğutma yöntemleri büyük ölçekli uygulamalarda uygulanabilir mi?
Evet, mikroakışkan soğutma ve iki fazlı soğutma, özellikle yapay zekâ işlemcileri ve süper bilgisayarlar için büyük sunucu raf sistemleri ile doğrudan çip soğutmasına oldukça uygundur.