칩용 액체 냉각 열 솔루션

증가하는 트랜지스터 밀도는 칩의 전력 소비를 감소시키지만, 트랜지스터의 고밀도는 열을 더욱 집중시킬 것이고 열 발산 문제는 무시할 수 없습니다. 고성능 칩의 방열은 항상 기업을 포함한 모든 사람을 괴롭혔습니다. 전통적인 공기 냉각과 공기 조절 조합 외에도 액체 냉각도 매우 효율적인 선택입니다. 그러나 에어컨과 공기 냉각은 막대한 에너지 소비를 가져올 것입니다. 마이크로소프트는 열 발산 효율을 높이기 위해 데이터센터 서버를 바다 속에 집어넣기로 했다.

칩에 액체 냉각을 설치하는 어려움은 액체 채널을 칩 설계에 직접 통합하는 것입니다. 연구원들은 미래의 해결책이 샌드위치 회로 사이에 물이 흐르도록 하는 것이라고 믿고 있습니다. 간단해 보이지만 실제로 실행하기는 매우 어렵습니다. 현재 열 분산을 위해 비전도성 액체에 담그는 것은 스택 기술을 사용하는 칩에 매우 유용하지만 기존 칩에서 이 기술을 사용하는 것은 매우 비싸고 대량 생산을 달성하기 어려울 것입니다.

TSMC는 3개의 서로 다른 실리콘 채널을 제안하고 관련 시뮬레이션 테스트를 수행했습니다. 첫 번째 직접 수냉 방식에서는 물이 자체 순환 채널을 갖고 칩에 직접 식각됩니다. 두 번째는 물 채널이 칩 상단의 실리콘 층에 에칭되고 열 인터페이스 재료(TIM) 층이 칩에서 수냉 층으로 열을 전달하는 데 사용됩니다. 마지막은 간단하고 저렴한 액체 금속으로 열 인터페이스 재료 레이어를 교체하는 것입니다. 효과면에서 첫 번째 방법이 가장 좋고 두 번째 방법이 두 번째 방법입니다.

칩 액체 냉각은 향후 반도체 방열을 해결하는 중요한 방향입니다. 결국 미래의 고밀도 트랜지스터와 3D 패키징 기술은 칩 열을 평면에서 3차원으로 만들어 열을 더 집중적으로 만들 뿐만 아니라 다층 적층으로 열 전달을 더 어렵게 만들 것입니다. 점점 더 집중되는 방열 문제에 직면하여 칩 수냉 및 방열 체계는 칩 열 문제를 해결하는 좋은 방법이 될 수 있습니다.