3М Novec будут использовать для охлаждения микросхем изнутри!

Задача отвода тепла от микропроцессоров по мере роста их вычислительной производительности и уменьшению габаритов усложняется «не по дням, а по часам», а решение ее до сих пор базируется на использовании тривиальных металлических радиаторов, разработанных еще на начальных этапах развития силовых полупроводниковых элементов - диодов, тиристоров, транзисторов и т. п.

Эти радиаторы являются «посредниками» в передаче тепла от «тела» полупроводникового прибора (будь то массивный транзистор или микрочип) во внешнее пространство - подальше от самого прибора - с помощью систем воздушного (вентиляторного) или жидкостного охлаждения. И даже использование тепловых труб, которое какое-то время казалось революционным достижением в микроэлектронике, довольно быстро исчерпало свои возможности в скорости отвода тепла от микросхем. А все потому, что отвод тепла от объема полупроводниковой структуры все так же, как и полвека назад, производится с ее поверхности, отбирая тепло от «внутренности» с гораздо меньшей скоростью. К тому же современные микросхемы часто представляют собой многослойные «сэндвичи» и каждый слой выделяет тепло, подогревая «соседей»

Но неужели нельзя провести тепловые трубы внутри микросхемы с тем, чтобы отбирать тепло непосредственно в точках его генерации - вблизи p-n-переходов? - Поиском ответа на этот вопрос занялись в Центре нанотехнологий имени Бирка (Michael J. Birck - выдающийся американский ученый в области электротехники и телекоммуникаций) университета Пердью (http://www.purdue.edu , США) по заказу Агентства перспективных исследовательских программ Министерства обороны США (DARPA), которое, естественно, интересовало, прежде всего, военное приложение разработки - охлаждение высокопроизводительных микропроцессоров, выделяющих белее 1 Квт тепловой мощности на 1 кв. см площади полупроводниковой микросхемы, которые применяются в радиолокационных станциях и суперкомпьютерах. А этот показатель почти на порядок больше, чем удельное тепловыделение микропроцессоров, используемых в массовых компьютерах, рабочих станциях и серверах.

И вот недавно ученые-исполнители четырехлетнего проекта стоимостью $2 млн сообщили о создании прототипа сверхэффективной системы охлаждения микросхемы, основанной на встроенных в ее объеме сетях микроканалов, по которым прокачивается специально разработанный состав охлаждающей диэлектрической жидкости, разработанный на основе применяемого в промышленности хладагента HFE-7100, выпускаемого компанией 3М под торговой маркой Novec (см. подробнее - огнетушащее вещество Novec 1230).

Диаметр микроканалов - 10-15 мкм (эта величина примерно в 10 раз меньше, чем в каналах тепловых труб, применяемых для охлаждения микроэлектронных устройств). Благодаря такой миниатюрности каналов (плюс высокая теплоемкость хладагента) достигнута высокая плотность их размещения в объеме микросхемы и, соответственно, высокая эффективность теплосъема: 1 Квт тепловой мощности на 1 кв. см.

Очевидно, что эта запатентованная система охлаждения может использоваться не только в военных приложениях, для которых она изначально разработана, но и во многих чипах «общечеловеческого» назначения.

См. также:

·         Как американцы смогли избавить бронетехнику от смотровых щелей?

·         Как прогнозировать техническое состояние производственного оборудования: пример решения!

·         «Линейные волны» и «плоские волноводы» - ученые открыли новые способы распространения энергии!