Chips de refrigeração, o futuro dos dispositivos de computação leves
Um dos principais fatores que restringem o desenvolvimento de chips de alto poder computacional é a sua capacidade de dissipação de calor. A questão da dissipação de calor do chip sempre atormentou a indústria. Um chip do tamanho de uma tampa de prego é na verdade uma fonte de calor de 300 watts, mas, na realidade, o chip já está escaldante quando está muito abaixo desse consumo de energia. A miniaturização e a alta integração dos chips podem levar a um aumento significativo na densidade do fluxo de calor local. A melhoria do poder e da velocidade da computação traz enorme consumo de energia e geração de calor.
Um relatório divulgado pela TSMC mostra que, no futuro, alguns "chips grandes" com uma área superior a 500 milímetros quadrados podem ter um consumo de energia de projeto alvo de mais de 2.000 watts.Apesar da redução contínua no tamanho do processo do chip, a densidade de potência está aumentando constantemente . Assim que o processo do semicondutor entrar em 2 nm, o número de transistores e o poder de computação do chip aumentarão naturalmente significativamente. O rápido aumento no poder de computação da IA continuará a representar desafios significativos para o resfriamento e resfriamento de chips de altíssima potência. Atualmente, toda a indústria de chips eletrônicos de consumo entrou em um ciclo vicioso de "desempenho significativamente melhorado e consumo de energia em rápido crescimento", mostrando uma tendência de "troca de consumo de energia por desempenho".
Recentemente, a Frore Systems, uma solução inovadora de resfriamento de estado sólido baseada em MEMS piezoelétricos, anunciou que laptops equipados com sua solução de chip de resfriamento ativo MEMS (AirJet) serão lançados no início de 2023, proporcionando melhor desempenho de resfriamento do que os ventiladores tradicionais e reduzindo o ruído. O chip de resfriamento AirJet é uma solução para o problema de resfriamento que limita o desempenho da CPU nos laptops atuais. É a chamada “solução de resfriamento de estado sólido” que abandona completamente os métodos tradicionais de resfriamento com ventilador.
Além disso, a Huawei e o Harbin Institute of Technology solicitaram conjuntamente uma patente chamada "Diamond Chip". Este é um chip de dissipação de calor eficiente feito de materiais diamantados, que pode resolver o problema de aquecimento de chips de alto desempenho e abrir um novo caminho para melhorar o desempenho do chip. O diamante é um cristal composto por elementos de carbono, com excelentes propriedades físicas e químicas. O diamante, como mineral natural, possui excelente condutividade térmica. A aplicação de diamante na dissipação de calor de chips eletrônicos pode melhorar significativamente sua eficiência de dissipação de calor. Comparado com materiais tradicionais, ele efetivamente alivia os problemas causados pela operação de chips em alta temperatura a longo prazo.
Embora soluções exclusivas possam ser utilizadas em algumas aplicações, a maioria dos mercados deve encontrar formas de fazer mais com menos recursos, o que significa ter mais funcionalidade por watt. O custo associado a isso é muito maior do que as soluções anteriores.
