냉각 기술의 혁신은 전자기기의 고성능 개발을 위한 최적의 솔루션입니다.
칩이 고집적, 고집적, 고컴퓨팅 파워를 향해 반복되면서 칩의 전력과 전력 밀도는 지속적으로 치솟고 있으며, '고열밀도'는 고전력 반도체 기술 개발의 주요 병목 현상이 되었습니다. 칩 전력 소비가 지속적으로 증가함에 따라 수냉식 냉각 기술에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 그러나 높은 비용과 복잡한 솔루션으로 인해 현재의 수냉식 패널 기술은 업계의 이상적인 방열 솔루션과는 여전히 거리가 멀습니다.
이론적으로 칩의 온도가 낮을수록 수명이 길어지고 성능이 더욱 안정적입니다. 그러나 더 낮은 칩 온도를 달성하기 위해 업계가 지불해야 하는 냉각 비용이 너무 높으며, 비용을 고려하면서 성능을 향상시키는 균형점에도 아직 도달하지 못했습니다. 이와 관련하여 업계에서는 현재 비용이 허용되는 조건에서 최적의 솔루션을 탐색하기 위해 다양한 기술 조합을 채택하거나 다양한 방열 재료, 기술 및 응용 시나리오에 대한 관련 제품을 개발하기 위해 협력할 수 있습니다.
전력 소비가 수십 또는 수백 와트에 도달하면 칩에서 열을 내보내려면 히트 파이프를 사용해야 합니다. 열이 더 큰 방열 핀으로 확산된 후 팬을 사용하여 열을 불어냅니다. 여기에는 상변화 열 흡수, 열 전도 및 열 대류 기술이 결합됩니다. 지금까지 대다수의 PC와 서버는 히트 파이프, 핀, 팬의 조합을 채택했습니다. 그러나 CPU의 소비전력이 점차 300와트, 500와트, 심지어 800와트에 이르게 되면서 이때 히트파이프와 팬의 최대 방열 용량이 깨졌다. 수년간의 히트파이프 및 팬 솔루션 사용으로 산업 발전에 적응할 수 없기 때문에 수냉식 패널과 같은 액체 냉각 방열 기술을 채택해야 합니다.
칩 전력 소비의 지속적인 증가로 인해 액체 냉각판과 같은 새로운 냉각 기술이 점점 더 주목받고 있습니다. 핀과 팬이 있는 히트 파이프의 바람 대류와 비교하여 액체 냉각판은 액체 대류 방식을 채택하여 액체 흐름을 통해 더 빠른 속도와 더 높은 효율로 열 교환을 수행합니다. 그러나 높은 비용과 복잡한 솔루션으로 인해 액체 냉각 기술은 아직까지 큰 성장을 이루지 못했습니다. 그러나 업계에 더 이상 이상적인 솔루션이 없기 때문에 일부 고전력 애플리케이션 시나리오에서는 필수 요소가 되었습니다.
가열 칩부터 장치, 최종 제품에 이르기까지 모든 수준과 링크에는 냉각 수요가 있으며, 여기에는 다양한 지원 재료, 인터페이스 재료 및 기본 재료가 포함됩니다. 동시에 다양한 방열 기술이나 적용 시나리오를 적용하면 기술 경로와 솔루션도 달라집니다. 그리고 이는 다양한 잠재적인 개발 기회와 다양한 기술적 과제를 안고 있습니다.
열 냉각 기술의 핵심 요소로는 칩 자체에서 발생하는 열량, 단위 면적당 열 흐름의 세기, 열이 확산될 수 있는 거리와 부피 등이 있다. 일반적으로 열 방출은 매우 높은 열 출력이나 생산 핫스팟에서 더 큰 공간으로 열을 확산시키는 과정입니다. 이 열 전달 과정은 연속적이며 그 안에 있는 모든 링크가 열 병목 현상을 일으킬 수 있습니다. 방열은 열점 A에서 B, C에서 D, E, 그리고 F까지 단계별 전달 방식입니다. AB, BC, CD 사이의 전달 효율이 낮을 경우 최종 결과는 다음과 같습니다. A에서 F까지의 냉각 효율이 충분히 높지 않기 때문입니다. 따라서 각 링크는 전체 경로에서 병목 현상이 발생하지 않도록 열 성능을 지속적으로 개선해야 합니다. 초고밀도 칩 및 칩 모듈(MCM)의 경우 궁극적으로 지속 가능한 냉각 기술 솔루션을 개발해야 합니다.
