A inovação na tecnologia de refrigeração é a solução ideal para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos de alto desempenho
À medida que os chips avançam em direção à alta densidade, alta integração e alto poder de computação, sua potência e densidade de potência estão aumentando constantemente, e a "alta densidade térmica" tornou-se um grande gargalo no desenvolvimento da tecnologia de semicondutores de alta potência. Dado o aumento contínuo no consumo de energia do chip, a tecnologia de refrigeração líquida está recebendo cada vez mais atenção. No entanto, devido aos elevados custos e soluções complexas, a atual tecnologia de painéis refrigerados a água ainda está um pouco distante da solução ideal de dissipação de calor na indústria.
Em teoria, quanto mais baixa for a temperatura de um chip, maior será a sua vida útil e mais estável será o seu desempenho. Mas para atingir temperaturas de chip mais baixas, o custo de resfriamento que a indústria precisa pagar é muito alto, e o ponto de equilíbrio de melhorar o desempenho e ao mesmo tempo considerar os custos ainda não foi alcançado. Neste sentido, a indústria pode adoptar diferentes combinações tecnológicas ou colaborar para desenvolver produtos relacionados para vários materiais de dissipação de calor, tecnologias e cenários de aplicação, a fim de explorar soluções óptimas sob condições actuais de custo aceitável.
Quando o consumo de energia atinge dezenas ou centenas de watts, um tubo de calor precisa ser usado para exportar calor do chip. Depois que o calor se espalha para aletas de dissipação de calor maiores, um ventilador é usado para soprá-lo, o que envolve uma combinação de absorção de calor por mudança de fase, condução de calor e tecnologia de convecção de calor. Até agora, a grande maioria dos PCs e servidores adotou esta combinação de tubos de calor, aletas e ventiladores. No entanto, à medida que o consumo de energia da CPU atinge gradualmente 300 watts, 500 watts ou mesmo 800 watts. Naquela época, a capacidade máxima de dissipação de calor do tubo de calor e do ventilador foi quebrada. Devido à incapacidade de se adaptar ao desenvolvimento da indústria através do uso de anos de soluções de tubos de calor e ventiladores, tecnologias de dissipação de calor por resfriamento líquido, como painéis resfriados a água, devem ser adotadas.
Devido ao aumento contínuo no consumo de energia do chip, tecnologias emergentes de resfriamento, como placas de resfriamento líquido, estão recebendo cada vez mais atenção. Comparada à convecção eólica de tubos de calor com aletas e ventiladores, a placa fria líquida adota um método de convecção líquida, que realiza a troca de calor através do fluxo líquido em uma velocidade mais rápida e com maior eficiência. Porém, devido ao alto custo e às soluções complexas, a tecnologia de refrigeração líquida ainda não atingiu um crescimento de ordem de grandeza. No entanto, também se tornou indispensável em alguns cenários de aplicações de alta potência, já que não existe solução mais ideal na indústria.
Do chip de aquecimento ao dispositivo e ao produto final, há uma demanda de resfriamento em todos os níveis e links, o que envolve diferentes materiais de suporte, materiais de interface e materiais subjacentes. Ao mesmo tempo, a aplicação de diferentes tecnologias de dissipação de calor ou cenários de aplicação resulta em diferentes rotas técnicas e soluções. E isto certamente terá várias oportunidades potenciais de desenvolvimento e diferentes desafios tecnológicos.
Os elementos principais da tecnologia de resfriamento térmico incluem a quantidade de calor gerada pelo próprio chip, a intensidade do fluxo de calor por unidade de área e a distância e o volume em que o calor pode se difundir. Normalmente, a dissipação de calor é o processo de difusão do calor de uma produção de calor muito alta ou de um ponto de acesso de produção para um espaço maior. Este processo de transferência de calor é serial e qualquer link nele pode se tornar um gargalo de calor. A dissipação de calor é um sistema de transmissão passo a passo, como do ponto de calor A para B, C para D para E e depois para F. Se a eficiência de transferência entre AB, BC ou CD for baixa, o resultado final pode seja que a eficiência de resfriamento de A a F não seja alta o suficiente. Portanto, cada link precisa melhorar continuamente sua capacidade térmica para evitar se tornar um gargalo em todo o caminho. Para chips e módulos de chips (MCMs) de densidade ultra-alta, a empresa deverá desenvolver a solução definitiva em tecnologia de resfriamento sustentável.
