통합 마이크로칩 냉각 기술

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

이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 칩에서 냉각수로의 열 전달 효율을 개선하는 방법을 연구해 왔습니다. 예를 들어, 냉각 시스템과 칩 사이의 접촉면으로 열전도율이 더 좋은 금속이 사용됩니다. 그러나 과거에는 모든 방법의 효율이 그리 높지 않았고 방열 효율이 향상됨에 따라 방열 시스템의 복잡성과 제조 비용도 기하급수적으로 증가했습니다.

이제 스위스 연구원들은 마침내 외부 냉각이 필요하지 않은 칩을 발명하는 더 나은 방법을 찾았습니다. 반도체에 집적된 미세소관은 냉각액을 트랜지스터 주변으로 직접 가져오므로 칩의 방열 효과를 크게 향상시킬 뿐만 아니라 에너지를 절약하고 미래의 전자 제품을 보다 환경 친화적으로 만듭니다. 이 통합 냉각의 생산은 이전 공정보다 저렴합니다.

이 솔루션의 원리는 칩 외부에서 냉각하는 대신 칩이 내부에서 직접 냉각된다는 것입니다. 냉각수는 아래에서 반도체 물질에 집적된 미세소관을 통해 흐릅니다. 즉, 열원인 트랜지스터에서 발생하는 열이 직접 발산됩니다. 마이크로 채널은 칩의 트랜지스터와 직접 접촉하여 열원과 냉각 채널 사이에 더 나은 연결을 설정합니다. 냉각 채널의 3차원 분기는 또한 냉각수 분배에 기여하고 냉각수 순환에 필요한 압력을 감소시킵니다.

냉각 시스템의 예비 테스트는 평방 센티미터당 1.7kW 이상의 열과 평방 센티미터당 0.57와트의 펌프 전력만 발산할 수 있음을 보여줍니다. 이는 외부 에칭 냉각 채널에 필요한 전력보다 훨씬 적습니다. 연구원들은 "관찰된 냉각 용량은 제곱센티미터당 1킬로와트를 초과하며, 이는 외부 열 분산에 비해 효율성이 50배 향상되는 것과 같습니다."라고 연구원들은 말했습니다.

통합 마이크로칩 냉각에는 또 다른 이점이 있습니다. 외부에 추가된 냉각 장치보다 저렴합니다. 냉각 마이크로 채널 및 칩 회로를 생산 중인 반도체에 직접 도입할 수 있기 때문에 제조 비용이 저렴합니다. 이 내부 냉각 마이크로칩은 미래의 전자 제품을 더 작고 에너지 절약적으로 만들 것입니다.