โซลูชันระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับชิป

ความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ที่เพิ่มขึ้นช่วยลดการใช้พลังงานของชิป แต่ความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์สูงจะทำให้ความร้อนมีความเข้มข้นมากขึ้น และไม่สามารถมองข้ามปัญหาการกระจายความร้อนได้ การกระจายความร้อนของชิปประสิทธิภาพสูงสร้างปัญหาให้กับทุกคน รวมถึงองค์กรต่างๆ นอกจากการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิมและการผสมผสานระหว่างเครื่องปรับอากาศแล้ว การระบายความร้อนด้วยของเหลวยังเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพมากอีกด้วย อย่างไรก็ตาม การปรับอากาศและการระบายความร้อนด้วยอากาศจะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมาก Microsoft เลือกที่จะวางเซิร์ฟเวอร์ศูนย์ข้อมูลลงในทะเลเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อน

ความยากในการติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวบนชิปคือการรวมช่องของเหลวเข้ากับการออกแบบของชิปโดยตรง นักวิจัยเชื่อว่าทางออกในอนาคตคือการปล่อยให้น้ำไหลระหว่างวงจรแซนวิช แม้ว่าจะฟังดูง่าย แต่ในทางปฏิบัตินั้นยากมาก ในปัจจุบัน การแช่ในของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้าเพื่อกระจายความร้อนมีประโยชน์มากสำหรับชิปที่ใช้เทคโนโลยีการเรียงซ้อน แต่การใช้เทคโนโลยีนี้ในชิปแบบดั้งเดิมจะมีราคาแพงมากและผลิตจำนวนมากได้ยาก

TSMC เสนอช่องซิลิกอนที่แตกต่างกันสามช่องและดำเนินการทดสอบการจำลองที่เกี่ยวข้อง ในวิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำโดยตรงแบบแรก น้ำจะมีช่องทางการไหลเวียนของตัวเองและถูกฝังลงในชิปโดยตรง ประการที่สองคือช่องน้ำถูกฝังไว้ที่ชั้นซิลิกอนที่ด้านบนของชิป และชั้นวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM) ของ ox (ฟิวชั่นซิลิกอนออกไซด์) จะใช้ในการถ่ายเทความร้อนจากชิปไปยังชั้นระบายความร้อนด้วยน้ำ สุดท้ายคือการเปลี่ยนชั้นวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนด้วยโลหะเหลวที่เรียบง่ายและราคาถูก ในแง่ของผลกระทบ วิธีแรกคือวิธีที่ดีที่สุด และวิธีที่สองคือวิธีที่สอง

การระบายความร้อนด้วยของเหลวของชิปเป็นทิศทางสำคัญในการแก้ปัญหาการกระจายความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์ในอนาคต ท้ายที่สุดแล้ว ทรานซิสเตอร์ความหนาแน่นที่สูงขึ้นและเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ 3 มิติในอนาคตจะทำให้ชิประบายความร้อนจากระนาบเป็นสามมิติ ซึ่งไม่เพียงทำให้ความร้อนมีความเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการซ้อนหลายชั้นจะทำให้การถ่ายเทความร้อนยากขึ้นด้วย เมื่อเผชิญกับปัญหาการกระจายความร้อนที่มีความเข้มข้นมากขึ้น แผนการระบายความร้อนด้วยน้ำและการกระจายความร้อนของชิปอาจเป็นวิธีที่ดีในการแก้ปัญหาเรื่องความร้อนของชิป