flüssige Kühllösung für Chip
Die zunehmende Transistordichte verringert den Stromverbrauch des Chips, aber die hohe Transistordichte konzentriert die Wärme stärker, und das Problem der Wärmeableitung kann nicht ignoriert werden. Die Wärmeableitung von Hochleistungschips hat schon immer jeden geplagt, auch Unternehmen. Neben der traditionellen Kombination aus Luftkühlung und Klimaanlage ist auch die Flüssigkeitskühlung eine sehr effiziente Wahl. Klimaanlage und Luftkühlung werden jedoch einen enormen Energieverbrauch mit sich bringen. Microsoft entschied sich dafür, den Rechenzentrumsserver ins Meer zu verlegen, um die Effizienz der Wärmeableitung zu verbessern.
Die Schwierigkeit bei der Installation einer Flüssigkeitskühlung auf dem Chip besteht darin, den Flüssigkeitskanal direkt in das Design des Chips zu integrieren. Forscher glauben, dass die zukünftige Lösung darin besteht, Wasser zwischen Sandwichschaltungen fließen zu lassen. Was einfach klingt, ist in der Praxis sehr schwer zu handhaben. Gegenwärtig ist das Eintauchen in eine nichtleitende Flüssigkeit zur Wärmeableitung sehr nützlich für Chips, die Stapeltechnologie verwenden, aber die Verwendung dieser Technologie in herkömmlichen Chips wird sehr teuer und es wird schwierig, eine Massenproduktion zu erreichen.
Das TSMC schlug drei verschiedene Siliziumkanäle vor und führte entsprechende Simulationstests durch. Bei der ersten direkten Wasserkühlung hat Wasser einen eigenen Zirkulationskanal und wird direkt in den Chip geätzt; Die zweite besteht darin, dass der Wasserkanal in die Siliziumschicht auf der Oberseite des Chips geätzt wird und die Oxydschicht des thermischen Schnittstellenmaterials (TIM) (Siliziumoxidfusion) verwendet wird, um Wärme vom Chip auf die Wasserkühlungsschicht zu übertragen; Die letzte besteht darin, die Materialschicht der thermischen Grenzfläche durch einfaches und billiges Flüssigmetall zu ersetzen. In Bezug auf die Wirkung ist die erste Methode die beste und die zweite Methode die zweite.
Chip-Flüssigkeitskühlung ist eine wichtige Richtung, um die Wärmeableitung von Halbleitern in der Zukunft zu lösen. Schließlich werden Transistoren mit höherer Dichte und die 3D-Packaging-Technologie in Zukunft die Chipwärme von der Ebene zu dreidimensional machen, wodurch die Wärme nicht nur konzentrierter wird, sondern auch das mehrschichtige Stapeln die Wärmeübertragung erschwert. Angesichts zunehmend konzentrierter Wärmeableitungsprobleme können eine Chip-Wasserkühlung und ein Wärmeableitungsschema eine gute Möglichkeit sein, das Problem der thermischen Probleme des Chips zu lösen.
