통합 마이크로칩 냉각 기술

데이터 센터, 슈퍼컴퓨터, 노트북 등 칩과 기타 반도체 부품에서 발생하는 많은 양의 열은 현대 전자 제품의 가장 큰 문제 중 하나입니다. 한편으로는 부품의 성능과 구조적 밀도를 제한합니다. 반면, 냉각 과정 자체는 많은 에너지를 소비하며 이는 냉각 팬이나 액체 냉각 펌프에 사용됩니다.

이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 칩에서 냉각수로의 열 전달 효율을 향상시키는 방법을 연구해 왔습니다. 예를 들어, 열전도율이 더 좋은 금속이 냉각 시스템과 칩 사이의 접촉 표면으로 사용됩니다. 그러나 과거의 모든 방식의 효율성은 그다지 높지 않으며, 방열 효율이 향상됨에 따라 방열 시스템의 복잡성과 제조 비용도 기하급수적으로 증가합니다.

이제 스위스 연구원들은 마침내 외부 냉각이 필요하지 않은 칩을 발명하는 더 나은 방법을 발견했습니다. 반도체에 통합된 미세소관은 냉각액을 트랜지스터 주변으로 직접 가져와 칩의 열 방출 효과를 크게 향상시킬 뿐만 아니라 에너지를 절약하고 미래의 전자 제품을 더욱 환경 친화적으로 만듭니다. 이 통합 냉각의 생산은 이전 공정보다 저렴합니다.

이 솔루션의 원리는 칩 외부에서 냉각하는 대신 칩 내부를 직접 냉각시키는 것입니다. 냉각수는 아래에서 반도체 소재에 집적된 미세소관을 통해 흐르며, 이는 열원인 트랜지스터에서 발생하는 열이 직접 소산된다는 의미입니다. 마이크로채널은 칩의 트랜지스터와 직접 접촉하여 열원과 냉각 채널 사이에 더 나은 연결을 설정합니다. 냉각 채널의 3차원 가지도 냉각수 분포에 기여하고 냉각수 순환에 필요한 압력을 줄여줍니다.

냉각 시스템의 예비 테스트에서는 평방 센티미터당 1.7kW 이상의 열을 방출할 수 있으며 평방 센티미터당 펌프 전력은 0.57와트에 불과한 것으로 나타났습니다. 이는 외부 에칭 냉각 채널에 필요한 전력보다 훨씬 적습니다. 연구원들은 "관찰된 냉각 용량은 제곱센티미터당 1킬로와트를 초과하며 이는 외부 열 방출에 비해 효율성이 50배 향상된 것과 같습니다"라고 말했습니다.

통합 마이크로칩 냉각에는 또 다른 장점이 있습니다. 즉, 외부에 추가된 냉각 장치보다 가격이 저렴합니다. 냉각용 마이크로채널과 칩회로를 반도체 생산에 직접 도입할 수 있어 제조원가가 저렴하다. 내부적으로 냉각되는 이 마이크로칩은 미래의 전자 제품을 더욱 컴팩트하고 에너지 절약적으로 만들 것입니다.