Жидкостное охлаждение внутри микросхем: ещё один эксперимент

Каким бы хорошим не был термоинтерфейс на поверхности процессора, он всё равно ухудшает теплообмен между кристаллом и радиатором. Как ни крути — это ещё одно промежуточное звено со своим тепловым сопротивлением. Разработчики давно ищут возможность устранить термоинтерфейс, а заодно и массивные радиаторы воздушного охлаждения. Электроника уплотняется настолько стремительно, что необходимы какие-то новые способы отвода тепла от кристаллов, вместо простого обдува вентиляторами или наличия больших радиаторов пассивного охлаждения.

Одним из таких способов считается отбор тепла с помощью протока жидкости через сотни и тысячи микроканалов в толще микросхемы. Дальше всех по этому пути продвинулась компания IBM. Во всяком случае, за последние 15 лет инженеры IBM не раз демонстрировали работу внутричиповых систем жидкостного охлаждения. В одном случае предлагалась даже «электронная кровь», которая могла питать микросхемы за счёт использования для охлаждения токопроводящего хладагента. Но не только IBM сильна подобными изысканиями. В рамках одного из проектов DARPA над интеграцией жидкостного охлаждения в микросхемы работает группа Технологического института Джорджии.

На днях на конференции IEEE Custom Integrated Circuits Conference 2015 разработчики института показали в работе самостоятельно модифицированную 28-нм серийную ПЛИС матрицу компании Altera. С матрицы была снята теплораспределительная крышка и удалён термоинтерфейс. Затем в толще кремниевой подложки матрицы — на той стороне, на которой нет контактов — были протравлены каналы диаметром около 100 микрон и сделаны выходы под фитинги. В итоге получилась конструкция, охлаждать которую можно было простой деионизированной водой.

В ходе эксперимента разработчики показали, что подобная система внутричипового охлаждения позволяет снизить нагрев микросхемы на 60 % по сравнению с обычным воздушным охлаждением. Модифицированная матрица охлаждалась током воды температурой 20 градусов по Цельсию со скоростью 147 миллилитров в минуту. Температура кристалла при этом оставалась менее 24 градусов. Аналогичная матрица без модификации и с активным воздушным охлаждением нагревалась до 60 градусов. Разница впечатляющая. Она наглядно доказывает, что рано или поздно внутричиповое охлаждение жидкостью станет реальностью.шаблоны для dle 11.2