Nú á dögum er hitinn sem myndast við þéttan rafeindabúnað dýr auðlindanotkun. Til þess að halda kerfinu við rétt hitastig til að ná sem bestum tölvuafköstum eyðir kælikerfið í Bandaríkjunum jafnmikla orku og vatn og allir íbúar Fíladelfíu. Nú, með því að samþætta vökvakælirásina beint í hálfleiðaraflöguna, vonast vísindamenn til að minnsta kosti að draga úr þessu tapi á rafrænum búnaði, gera hann minni, lægri kostnað og minni orkunotkun.
Hefð er fyrir því að rafeindatæki og hitastjórnunarkerfi séu hönnuð og framleidd sérstaklega, segir Elison Matioli, prófessor í rafmagnsverkfræði við Ecole Institute of Technology í Lausanne, Sviss. Þetta leiðir til grundvallar hindrunar fyrir því að bæta skilvirkni kælingu, vegna þess að hiti verður að fara tiltölulega langa vegalengd í mörgum efnum sem á að fjarlægja. Til dæmis, í dag' s örgjörvum, hitastig efni siphons flytja hita frá flís til fyrirferðarmikill loftkældur kopar hita vaskur.
Til þess að fá orkunýtnari lausn þróuðu Matioli og samstarfsmenn hans lággjaldaferli sem setur þrívíddarnet örflæðiskælirásar beint í hálfleiðaraflöguna. Vökvi getur fjarlægt hita betur en loft. Hugmyndin er að halda kælivökva míkrómetra frá heitum blettum flísarinnar.
En ólíkt fyrri kælitækni fyrir örflæði, sagði hann:" Við hönnum rafeindatæki og kælikerfi frá upphafi." Þess vegna eru örrásirnar staðsettar fyrir neðan virkt svæði hvers smári tæki, þar sem hitastig þess er hæst, sem eykur afköstin um 50 sinnum. Þeir greindu frá sameiginlegu hönnunarhugtaki sínu í nýlegu" Nature" tímarit.
Vísindamenn hafa lagt til örrásarkælingartækni strax árið 1981 og sprotafyrirtæki eins og Cooligy hafa einnig verið að sækjast eftir hugmyndinni um örgjörva. Hins vegar er hálfleiðaraiðnaðurinn að breytast frá planabúnaði yfir í þrívíddartæki og færist í átt að framtíðarflögum með fjöllaga uppbyggingu, sem gerir kælibrautir óframkvæmanlegar." Þessi tegund af innbyggðri kælilausn hentar ekki nútíma örgjörvum og flögum, svo sem örgjörvum," sagði Tiwei Wei, sem rannsakar rafrænar kælilausnir í Interuniversity Microelectronics Center og KU Luuven í Belgíu." Þvert á móti er þessi tegund kælitækni skynsamlegust fyrir rafrafmagn," sagði hann.
Rafknúnar rafrásir stjórna og umbreyta raforku, sem eru mikið notaðar á sviðum eins og tölvum, gagnaverum, sólarplötur og rafknúnum ökutækjum. Þeir notuðu sérstakt tæki á stórum svæðum úr hálfleiðara með breiðbandi eins og gallíumnítríð. Aflþéttleiki þessara tækja hefur aukist verulega undanfarin ár, sem þýðir að þau hljóta að vera" tengd við risastóran hitaþurrku," Matoli sagði.
Undanfarið hafa rafrafgreindar einingar snúið sér að vökvakælingu, hvort sem er í gegnum kalda plötur eða örrásarkælikerfi. Hingað til hafa öll örrásarkælikerfi verið framleidd sérstaklega og síðan sameinuð flögum. Tengingarlagið eykur hitaþol og rásin og hringrásartækið eru ekki rétt samstillt.
GG quot; Við tókum það á næsta stig," Matoli sagði, með því að framleiða búnað og kælibrautir í sömu flís. Þeir greyptu míkronbreiðar sprungur í gallíumnítríðlaginu sem húðað er á kísilundirlaginu. Raufið er 30μm langt og 115μm djúpt. Með sérstakri gasetstækni auka þeir bilið á kísil undirlaginu til að mynda rás sem fljótandi kælivökvinn fer í gegnum.
Síðan notuðu vísindamenn kopar til að innsigla örlítið op í gallíumnítríðlaginu og tilbúnum tækjum á því. Hann sagði:" Við höfum aðeins örrásir á örlitlum svæðum á oblátu og þessar örrásir hafa samband við hverja smári. Þetta gerir þessa tækni skilvirkari vegna þess að við getum dregið úr miklum hita frá nágrenninu en dælingin sem við notum Aflið er mjög lítið."
Sem sýnikennsla gerðu vísindamennirnir AC-DC afréttarrás sem samanstóð af fjórum Schottky díóða, hver díóða ræður við spennu upp á 1,2kV, hringrás sem þessi þarf venjulega hnefastóran hitaklefa. En hringrásarflísin, sem er samþætt vökvakælikerfinu, er fest á prentplötu á stærð við USB glampi. Rásarkortið samanstendur af þremur lögum með rásum greyptum á það til að koma kælivökvanum í flöguna.
Skjárinn sýnir að aðeins er hægt að kæla heita reiti með meiri þéttleika en 1700 W / cm² með 0,57 W / cm² dælukrafti. Í samanburði við áður greint kælingu á örflæðisrásum er árangur bættur 50 sinnum.
Wei sagði," Áreiðanleika gallíumnítríðfilms og koparþéttingarlags ætti að vera rannsakað með tímanum. En þessi nýstárlega kælilausn er skref í átt að" litlum tilkostnaði, ofurþéttum og orkusparandi rafrænu kælikerfi." Stórt skref fram á við."
Ef þú hefur áhuga á vörum okkar, vinsamlegast heimsóttuwww.hkram.comtil að fá frekari upplýsingar.