Digital Tهينك Tank (DTT)

التصميم المشترك للإلكترونيات مع الموائع الدقيقة لتبريد أكثر استدامة

تعتبر الإدارة الحرارية من أهم التحديات التي تواجه مستقبل الإلكترونيات. مع الزيادة المطردة في توليد البيانات ومعدل الاتصال بالإضافة إلى الرغبة المستمرة في تقليل حجم وتكلفة أنظمة المحولات الصناعية ، زادت كثافة طاقة الإلكترونيات. ونتيجة لذلك ، فإن التبريد ، مع استهلاكه الهائل للطاقة والمياه ، له تأثير أكبر على البيئة ، وهناك حاجة إلى تقنيات جديدة لتوليد الحرارة بطريقة أكثر استدامة - أي باستخدام كميات أقل من المياه والطاقة. يعد دمج التبريد السائل مباشرة في الرقاقة نهجًا واعدًا لإدارة حرارية أكثر كفاءة. ومع ذلك ، حتى مع أحدث الأساليب ، يتم التعامل مع الإلكترونيات والتبريد بشكل منفصل ، بحيث تظل إمكانات توفير الطاقة الكاملة للتبريد المدمج غير مستخدمة.

جهاز كهربائي مبرد بالموائع الدقيقة مصمم بشكل مشترك

مصدر الصورة: طبيعة 585، 211-216 2020

هنا ، يوضح الباحثون أنه من خلال التصميم المشترك للموائع الدقيقة والإلكترونيات داخل نفس ركيزة أشباه الموصلات ، يمكنهم إنتاج بنية تبريد متناهية الصغر متجانسة ومتنوعة بكفاءة تتجاوز ما هو متاح حاليًا. تظهر نتائجهم أن التدفقات الحرارية التي تزيد عن 1,7 كيلووات لكل سنتيمتر مربع يمكن تبديدها بمضخة ناتجة فقط 0,57 واط لكل سنتيمتر مربع. لاحظوا وجود معامل أداء غير مسبوق (أكثر من 10.000) للتبريد المائي أحادي الطور لتدفقات الحرارة بأكثر من 1 كيلو واط لكل سنتيمتر مربع ، وهو ما يتوافق مع زيادة قدرها 50 ضعفًا مقارنة بالقنوات الدقيقة المستقيمة ، فضلاً عن ارتفاع كبير جدًا متوسط ​​عدد نسلت هو 16. يجب أن تتيح تقنية التبريد المقترحة تصغيرًا إضافيًا للإلكترونيات ، حيث يمكن تمديد قانون مور وتقليل استهلاك الطاقة في تبريد الإلكترونيات بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال التخلص من المشتتات الحرارية الخارجية الكبيرة ، يجب أن يتيح هذا النهج تنفيذ محولات طاقة مدمجة للغاية مدمجة في شريحة واحدة.