Kylchips, framtiden för lätta datorenheter
En av de viktigaste faktorerna som begränsar utvecklingen av chips med hög beräkningskraft är deras värmeavledningsförmåga. Frågan om spånvärmeavledning har alltid plågat branschen. Ett chip i storleken som ett spiklock är egentligen en 300 watts värmekälla, men i verkligheten är chipet redan brännhett när det är långt under denna strömförbrukning. Miniatyriseringen och den höga integrationen av flis kan leda till en betydande ökning av lokal värmeflödestäthet. Förbättringen av datorkraft och hastighet ger enorm strömförbrukning och värmegenerering.
En rapport som släppts av TSMC visar att i framtiden kan vissa "stora chips" med en yta större än 500 kvadratmillimeter ha en måleffektförbrukning på över 2000 watt. Trots den kontinuerliga minskningen av chipprocessens storlek ökar effekttätheten ständigt . När halvledarprocessen väl går in i 2nm kommer antalet transistorer och chipets beräkningskraft naturligtvis att öka avsevärt. Den snabba ökningen av AI-datorkraft kommer att fortsätta att utgöra betydande utmaningar för kylning och kylning av ultrahögeffektchips. För närvarande har hela elektronikindustrin för konsumentelektronik faktiskt gått in i en ond cirkel av "betydligt förbättrad prestanda och snabbt stigande strömförbrukning", vilket visar en trend att "byta ut strömförbrukning mot prestanda".
Nyligen tillkännagav Frore Systems, en innovativ solid-state-kylningslösning baserad på piezoelektriska MEMS, att bärbara datorer utrustade med dess MEMS Active Cooling Chip (AirJet)-lösning kommer att släppas i början av 2023, vilket ger bättre kylprestanda än traditionella fläktar samtidigt som bullret minskar. AirJet kylchip är en lösning på kylningsproblemet som begränsar CPU-prestanda i dagens bärbara datorer. Det är en så kallad "solid-state kyllösning" som helt överger traditionella fläktkylningsmetoder.
Dessutom har Huawei och Harbin Institute of Technology tillsammans ansökt om ett patent som kallas "Diamond Chip". Detta är ett effektivt värmeavledningschip tillverkat av diamantmaterial, som kan lösa uppvärmningsproblemet med högpresterande spån och öppna en ny väg för att förbättra spånprestanda. Diamant är en kristall som består av kolelement, med utmärkta fysikaliska och kemiska egenskaper. Diamant, som ett naturligt mineral, har utmärkt värmeledningsförmåga. Att applicera diamant på värmeavledning av elektroniska chips kan avsevärt förbättra deras värmeavledningseffektivitet. Jämfört med traditionella material lindrar det effektivt de problem som orsakas av långvarig högtemperaturdrift av flis.
Även om unika lösningar kan användas i vissa applikationer måste de flesta marknader hitta sätt att göra mer med mindre resurser, vilket innebär att ha mer funktionalitet per watt. Kostnaden förknippad med detta är mycket högre än tidigare lösningar.
