Tecnologia integrada de resfriamento de microchip
Sejam data centers, supercomputadores ou laptops: a grande quantidade de calor gerada por chips e outros componentes semicondutores é um dos maiores problemas dos produtos eletrônicos modernos. Por um lado, limita o desempenho e a densidade estrutural dos componentes. Por outro lado, o próprio processo de resfriamento consome muita energia, que é usada para ventiladores de resfriamento ou bombas de resfriamento de líquido.
Para resolver esse problema, os cientistas vêm estudando maneiras de melhorar a eficiência da transferência de calor do chip para o refrigerante. Por exemplo, um metal com melhor condutividade térmica é usado como superfície de contato entre o sistema de resfriamento e o chip. No entanto, a eficiência de todos os métodos no passado não é muito alta e, com a melhoria da eficiência da dissipação de calor, a complexidade e o custo de fabricação do sistema de dissipação de calor também aumentam exponencialmente.
Agora, pesquisadores suíços finalmente encontraram uma maneira melhor de inventar um chip que não precisa de resfriamento externo. Os microtúbulos integrados no semicondutor trarão o líquido de resfriamento diretamente ao redor do transistor, o que não apenas melhora muito o efeito de dissipação de calor do chip, mas também economiza energia e torna os futuros produtos eletrônicos mais ecológicos. A produção desse resfriamento integrado é mais barata que o processo anterior.
O princípio dessa solução é que, em vez de resfriar por fora do chip, o chip é resfriado diretamente por dentro. O refrigerante flui através dos microtúbulos integrados no material semicondutor por baixo, o que significa que o calor gerado pelo transistor como fonte de calor será dissipado diretamente. O microcanal está em contato direto com os transistores do chip, o que estabelece uma melhor conexão entre a fonte de calor e o canal de resfriamento. As ramificações tridimensionais do canal de refrigeração também contribuem para a distribuição do refrigerante e reduzem a pressão necessária para a circulação do refrigerante.
O teste preliminar do sistema de resfriamento mostra que ele pode dissipar mais de 1,7 kW de calor por centímetro quadrado e apenas 0,57 watts de potência da bomba por centímetro quadrado. Isso é significativamente menor do que a energia necessária para os canais externos de resfriamento de corrosão. “A capacidade de resfriamento observada excede um quilowatt por centímetro quadrado, o que equivale a uma melhoria de 50 vezes na eficiência em relação à dissipação de calor externo”, disseram os pesquisadores.
O resfriamento de microchip integrado tem outra vantagem: é mais barato do que a unidade de resfriamento adicionada externamente. Como os microcanais de resfriamento e os circuitos de chip podem ser introduzidos diretamente nos semicondutores na produção, o custo de fabricação é menor. Este microchip refrigerado internamente tornará os futuros produtos eletrônicos mais compactos e economizadores de energia.
