ชิประบายความร้อน อนาคตของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์น้ำหนักเบา
ปัจจัยหลักประการหนึ่งที่จำกัดการพัฒนาชิปพลังการประมวลผลสูงคือความสามารถในการกระจายความร้อน ปัญหาการกระจายความร้อนของชิปสร้างปัญหาให้กับอุตสาหกรรมมาโดยตลอด ชิปที่มีขนาดเท่ากับฝาเล็บจริงๆ แล้วเป็นแหล่งความร้อน 300 วัตต์ แต่ในความเป็นจริงแล้ว ชิปจะร้อนจัดอยู่แล้วเมื่อใช้พลังงานต่ำกว่านี้มาก การย่อขนาดและการรวมชิปในระดับสูงสามารถนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมากในความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนในท้องถิ่น การปรับปรุงพลังการประมวลผลและความเร็วทำให้เกิดการใช้พลังงานและการสร้างความร้อนมหาศาล
รายงานที่เผยแพร่โดย TSMC แสดงให้เห็นว่าในอนาคต "ชิปขนาดใหญ่" บางตัวที่มีพื้นที่มากกว่า 500 ตารางมิลลิเมตร อาจมีการออกแบบเป้าหมายการใช้พลังงานมากกว่า 2,000 วัตต์ แม้ว่าขนาดกระบวนการของชิปจะลดลงอย่างต่อเนื่อง แต่ความหนาแน่นของพลังงานก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง . เมื่อกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์เข้าสู่ระยะ 2 นาโนเมตร จำนวนทรานซิสเตอร์และพลังการประมวลผลของชิปจะเพิ่มขึ้นอย่างมากตามธรรมชาติ การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของพลังการประมวลผล AI จะยังคงก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญต่อการระบายความร้อนและการระบายความร้อนของชิปพลังงานสูงพิเศษ ในปัจจุบัน อุตสาหกรรมชิปอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทั้งหมดได้เข้าสู่วงจรอุบาทว์ของ "ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว" ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มของ "การแลกเปลี่ยนการใช้พลังงานกับประสิทธิภาพ"
เมื่อเร็วๆ นี้ Frore Systems ซึ่งเป็นโซลูชันระบายความร้อนโซลิดสเตตที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ใช้เพียโซอิเล็กทริก MEMS ประกาศว่าแล็ปท็อปที่ติดตั้งโซลูชันชิปทำความเย็นแบบแอคทีฟ MEMS (AirJet) จะเปิดตัวในต้นปี 2566 ซึ่งให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีกว่าพัดลมแบบเดิมในขณะที่ลดเสียงรบกวน ชิประบายความร้อน AirJet เป็นวิธีการแก้ปัญหาการระบายความร้อนที่จำกัดประสิทธิภาพของ CPU ในแล็ปท็อปปัจจุบัน เป็นสิ่งที่เรียกว่า "โซลูชันการระบายความร้อนแบบโซลิดสเตต" ซึ่งละทิ้งวิธีการระบายความร้อนแบบเดิมโดยสิ้นเชิง
นอกจากนี้ หัวเว่ยและสถาบันเทคโนโลยีฮาร์บินยังได้ร่วมกันยื่นขอสิทธิบัตรที่เรียกว่า "ชิปเพชร" นี่คือชิปกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพที่ทำจากวัสดุเพชร ซึ่งสามารถแก้ปัญหาความร้อนของชิปประสิทธิภาพสูง และเปิดเส้นทางใหม่ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของชิป เพชรเป็นคริสตัลที่ประกอบด้วยองค์ประกอบคาร์บอน ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ดีเยี่ยม เพชรซึ่งเป็นแร่ธรรมชาติมีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม การใช้เพชรกับการกระจายความร้อนของชิปอิเล็กทรอนิกส์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อนได้อย่างมาก เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิม จะช่วยบรรเทาปัญหาที่เกิดจากการทำงานของชิปที่อุณหภูมิสูงในระยะยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
แม้ว่าโซลูชันเฉพาะตัวจะสามารถใช้ได้ในบางแอปพลิเคชัน แต่ตลาดส่วนใหญ่ต้องหาทางดำเนินการให้มากขึ้นโดยใช้ทรัพยากรน้อยลง ซึ่งหมายถึงการมีฟังก์ชันการทำงานต่อวัตต์มากขึ้น ต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับสิ่งนี้สูงกว่าโซลูชันก่อนหน้านี้มาก
