경량 컴퓨팅 장치의 미래, 냉각 칩

고성능 컴퓨팅 성능의 칩 개발을 제한하는 주요 요인 중 하나는 열 방출 기능입니다. 칩 열 방출 문제는 항상 업계를 괴롭혀 왔습니다. 손톱깎이 크기의 칩은 실제로 300와트의 열원이지만 실제로는 이 전력 소비보다 훨씬 낮을 때 이미 칩이 뜨겁게 달궈지고 있습니다. 칩의 소형화 및 고집적화는 국부적인 열유속 밀도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 컴퓨팅 파워와 속도의 향상은 막대한 전력 소모와 발열을 가져온다.

TSMC가 발표한 보고서에 따르면 미래에는 500제곱밀리미터 이상의 면적을 가진 일부 '대형 칩'의 설계 전력 소비 목표가 2000와트를 넘을 수 있습니다. 칩 공정 크기가 지속적으로 감소함에도 불구하고 전력 밀도는 지속적으로 증가하고 있습니다. . 반도체 공정이 2나노 공정에 진입하게 되면 자연스럽게 트랜지스터 수와 칩의 연산능력이 크게 늘어나게 된다. AI 컴퓨팅 성능의 급속한 증가는 초고전력 칩의 냉각 및 냉각에 계속해서 중요한 과제를 제기할 것입니다. 현재 가전제품 칩 업계 전체는 사실상 '성능이 크게 향상되고 소비전력이 급격히 증가하는' 악순환에 돌입해 '소비전력을 성능으로 맞바꾸는' 추세를 보이고 있다.

최근 압전 MEMS 기반의 혁신적인 솔리드 스테이트 냉각 솔루션인 프로레 시스템즈(Frore Systems)는 MEMS 능동형 냉각 칩(AirJet) 솔루션을 탑재한 노트북이 2023년 초 출시될 예정이라고 발표했다. 이는 소음을 줄이면서 기존 팬보다 더 나은 냉각 성능을 제공한다. AirJet 냉각 칩은 오늘날 노트북의 CPU 성능을 제한하는 냉각 문제에 대한 솔루션입니다. 기존 팬 냉각 방식을 완전히 버린 이른바 '솔리드 스테이트 냉각 솔루션'이다.

또한, 화웨이와 하얼빈 공과대학은 '다이아몬드 칩'이라는 특허를 공동으로 출원했습니다. 다이아몬드 소재를 사용한 효율적인 방열 칩으로 고성능 칩의 발열 문제를 해결하고 칩 성능 향상의 새로운 길을 열 수 있습니다. 다이아몬드는 탄소 원소로 구성된 결정체로 우수한 물리적, 화학적 특성을 가지고 있습니다. 다이아몬드는 천연광물로서 열전도율이 뛰어납니다. 전자칩의 방열소재에 다이아몬드를 적용하면 방열효율을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다. 기존 소재와 비교하여 칩의 장기간 고온 작동으로 인해 발생하는 문제를 효과적으로 완화합니다.

일부 응용 분야에서는 고유한 솔루션을 사용할 수 있지만 대부분의 시장에서는 더 적은 리소스로 더 많은 작업을 수행할 수 있는 방법을 찾아야 합니다. 이는 와트당 더 많은 기능을 보유한다는 의미입니다. 이와 관련된 비용은 이전 솔루션보다 훨씬 높습니다.