Illum il-ġurnata, is-sħana ġġenerata minn tagħmir elettroniku dens hija konsum għali ta 'riżorsi. Sabiex is-sistema tinżamm fit-temperatura t-tajba għall-aħjar prestazzjoni tal-informatika, is-sistema tat-tkessiħ fl-Istati Uniti tikkonsma kemm l-enerġija u l-ilma bħala r-residenti kollha ta' Philadelphia. Issa, bl-integrazzjoni tal-kanal tat-tkessiħ likwidu direttament fiċ-ċippa tas-semikondutturi, ir-riċerkaturi jittamaw li mill-inqas inaqqsu dan it-telf fit-tagħmir elettroniku tal-enerġija, u b'hekk jagħmluha iżgħar, spiża aktar baxxa, u inqas konsum tal-enerġija.
Tradizzjonalment, l-apparat elettroniku u s-sistemi ta' ġestjoni termali huma ddisinjati u manifatturati separatament, jgħid Elison Matioli, professur tal-inġinerija elettrika fl-Istitut tat-Teknoloġija tal-Ecole f'Lausanne, l-Iżvizzera. Dan iġib ostaklu fundamentali għat-titjib tal-effiċjenza tat-tkessiħ, minħabba li s-sħana trid tivvjaġġa distanza relattivament twila f'materjali multipli li għandhom jitneħħew. Pereżempju, fil-proċessuri tal-lum, is-sifuni tal-materjal termali jittrasferixxu s-sħana miċ-ċippa għas-sink tas-sħana tar-ram imkessaħ bl-arja goffa.
Sabiex tinkiseb soluzzjoni aktar effiċjenti fl-użu tal-enerġija, Matioli u l-kollegi tiegħu żviluppaw proċess bi prezz baxx li jqiegħed in-netwerk 3D ta' kanali ta' tkessiħ mikrofluwidiċi direttament fiċ-ċippa tas-semikondutturi. Likwidu jista 'jneħħi s-sħana aħjar mill-arja. L-idea hija li l-mikrometru tal-likwidu li jkessaħ jinżamm 'il bogħod mill-hot spots taċ-ċippa.
Iżda b'differenza mit-teknoloġija tat-tkessiħ mikrofluwidika rrappurtata qabel, huwa qal: "Aħna niddisinjaw apparat elettroniku u sistemi ta 'tkessiħ mill-bidu." Għalhekk, il-mikrokanalatur jinsab taħt iż-żona attiva ta' kull apparat transistor, fejn it-temperatura tiegħu L-ogħla, li jżid il-prestazzjoni tat-tkessiħ b'50 darba. Huma rrappurtaw il-kunċett ta' disinn komuni tagħhom fir-rivista reċenti "Natura".
Ir-riċerkaturi pproponew teknoloġija tat-tkessiħ tal-mikro-kanali sa mill-1981, u kumpaniji ġodda bħal Cooligy kienu qed isegwu wkoll il-kunċett tal-proċessuri. Madankollu, l-industrija tas-semikondutturi qed tinbidel minn apparati pjanari għal apparati tridimensjonali, u qed timxi lejn ċipep futuri bi strutturi b'ħafna saffi, li jagħmel il-kanali tat-tkessiħ mhux prattiċi. "Din it-tip ta' soluzzjoni integrata ta' tkessiħ mhijiex adattata għal proċessuri u ċipep moderni, bħal CPUs," qal Tiwei Wei, li jistudja soluzzjonijiet elettroniċi ta' tkessiħ fiċ-Ċentru tal-Mikroelettronika tal-Interuniversità u KU Luuven fil-Belġju. "Għall-kuntrarju, din it-tip ta' teknoloġija tat-tkessiħ tagħmel l-aktar sens għall-elettronika tal-enerġija," huwa qal.
Iċ-ċirkwiti elettroniċi tal-enerġija jimmaniġġjaw u jikkonvertu l-enerġija elettrika, li tintuża ħafna f'oqsma bħall-kompjuters, iċ-ċentri tad-dejta, il-pannelli solari, u l-vetturi elettriċi. Huma użaw apparati diskreti ta' żona kbira magħmula minn semikondutturi ta' bandgap wiesgħa bħan-nitrid tal-gallju. Id-densità tal-enerġija ta' dawn l-apparati żdiedet drastikament f'dawn l-aħħar snin, li jfisser li għandhom ikunu "msajra b'sink tas-sħana enormi," qal Matoli.
Riċentement, il-moduli elettroniċi tal-enerġija daru għal tkessiħ likwidu, kemm permezz ta 'pjanċi kesħin jew sistemi ta' tkessiħ mikro-kanal. Madankollu, sal-lum, is-sistemi kollha ta' tkessiħ tal-mikroġoder ġew immanifatturati separatament u mbagħad ikkombinati ma' ċipep. Is-saff tal-irbit iżid ir-reżistenza għas-sħana, u l-kanal u l-apparat taċ-ċirkwit mhumiex allinjati mill-qrib.
"Ħadniha għal-livell li jmiss," qal Matoli, billi mmanifattura tagħmir u kanali tat-tkessiħ fl-istess ċippa. Huma inċiżi xquq mikron-wiesgħa fis-saff tan-nitrid tal-gallju miksi fuq is-sottostrat tas-silikon. Il-qasma hija twila 30μm u fonda ta' 115μm. Bl-użu ta 'teknoloġija speċjali ta' inċiżjoni tal-gass, huma jwessgħu l-vojt fuq is-sottostrat tas-silikon biex jiffurmaw kanal li minnu jgħaddi l-likwidu li jkessaħ.
Imbagħad, ir-riċerkaturi użaw ir-ram biex jissiġillaw il-fetħiet ċkejknin fis-saff tan-nitrid tal-gallju u apparati fabbrikati fuqu. Huwa qal: "Għandna biss mikrokanali f'żoni ċkejknin tal-wejfer, u dawn il-mikrokanali għandhom kuntatt ma' kull transistor. Dan jagħmel din it-teknoloġija aktar effettiva għaliex nistgħu nisiltjaw ħafna sħana mill-viċin, iżda l-ippumpjar li nużaw Il-qawwa hija żgħira ħafna."
Bħala dimostrazzjoni, ir-riċerkaturi għamlu ċirkwit rettifikatur AC-DC magħmul minn erba 'dijodi Schottky, kull dajowd jista' jimmaniġġja vultaġġ ta '1.2kV, ċirkwit bħal dan normalment jeħtieġ sink tas-sħana ta' daqs fist. Iżda ċ-ċippa taċ-ċirkwit integrata mas-sistema ta 'tkessiħ likwidu hija mmuntata fuq bord ta' ċirkwit stampat id-daqs ta 'USB flash drive. Il-bord taċ-ċirkwit jikkonsisti fi tliet saffi b'kanali mnaqqxa fuqu biex iwassal il-likwidu tat-tkessiħ liċ-ċippa.
Id-displej juri li hot spots b'densità ta' qawwa ta' aktar minn 1700 W/cm² jistgħu jitkessħu biss b'qawwa ta' ppumpjar ta' 0.57 W/cm². Meta mqabbla mat-tkessiħ tal-kanali mikrofluwidiċi rrappurtati qabel, il-prestazzjoni titjieb b'50 darba.
Wei qal, "L-affidabbiltà tal-film tan-nitrid tal-gallju u s-saff tal-issiġillar tar-ram għandha tiġi studjata maż-żmien. Iżda din is-soluzzjoni innovattiva ta' tkessiħ hija pass lejn "sistema elettronika ta' tkessiħ tal-enerġija bi prezz baxx, ultrakompatta u li tiffranka l-enerġija." Pass kbir 'il quddiem."
Jekk inti interessat fil-prodotti tagħna, jekk jogħġbok żurwww.hkram.comjkollhom aktar informazzjoni.