Solution thermique de refroidissement liquide des puces
La densité croissante des transistors réduit la consommation d'énergie de la puce, mais la haute densité des transistors rendra la chaleur plus concentrée et le problème de la dissipation thermique ne peut être ignoré. La dissipation thermique des puces hautes performances a toujours tourmenté tout le monde, y compris les entreprises. En plus de la combinaison traditionnelle de refroidissement par air et de climatisation, le refroidissement par liquide est également un choix très efficace. Cependant, la climatisation et le refroidissement par air entraîneront une énorme consommation d'énergie. Microsoft a choisi de mettre le serveur du centre de données dans la mer pour améliorer l'efficacité de la dissipation thermique.
La difficulté d'installer un refroidissement liquide sur la puce est d'intégrer le canal liquide directement dans la conception de la puce. Les chercheurs pensent que la future solution consiste à laisser l'eau circuler entre les circuits sandwich. Bien que cela semble simple, il est très difficile à exploiter dans la pratique. À l'heure actuelle, l'immersion dans un liquide non conducteur pour la dissipation thermique est très utile pour les puces utilisant la technologie d'empilement, mais l'utilisation de cette technologie dans les puces traditionnelles deviendra très coûteuse et difficile à réaliser en série.
Le TSMC a proposé trois canaux de silicium différents et effectué des tests de simulation pertinents. Dans la première méthode de refroidissement direct par eau, l'eau aura son propre canal de circulation et sera directement gravée dans la puce ; La seconde est que le canal d'eau est gravé sur la couche de silicium sur le dessus de la puce, et la couche de matériau d'interface thermique (TIM) de boeuf (fusion d'oxyde de silicium) est utilisée pour transférer la chaleur de la puce à la couche de refroidissement par eau ; La dernière consiste à remplacer la couche de matériau d'interface thermique par un métal liquide simple et bon marché. En termes d'effet, la première méthode est la meilleure et la deuxième méthode est la seconde.
Le refroidissement liquide des puces est une direction importante pour résoudre la dissipation thermique des semi-conducteurs à l'avenir. Après tout, les transistors à plus haute densité et la technologie d'emballage 3D à l'avenir feront passer la chaleur de la puce du plan au tridimensionnel, ce qui non seulement rendra la chaleur plus concentrée, mais également l'empilement multicouche rendra le transfert de chaleur plus difficile. Face à des problèmes de dissipation thermique de plus en plus concentrés, le refroidissement par eau des puces et le schéma de dissipation thermique peuvent être un bon moyen de résoudre le problème des problèmes thermiques des puces.
