Co-proiectare electronică cu microfluidice pentru o răcire mai durabilă

Managementul termic este una dintre cele mai importante provocări pentru viitorul electronicii. Odată cu creșterea constantă a generării de date și a ratei de comunicare, precum și cu dorința constantă de a reduce dimensiunea și costul sistemelor de convertor industrial, densitatea puterii electronice a crescut. Ca urmare, răcirea, cu consumul său enorm de energie și apă, are un impact crescând asupra mediului și sunt necesare noi tehnologii pentru a genera căldură într-un mod mai durabil - adică cu un consum mai mic de apă și energie. Incorporarea răcirii lichidului direct în cip este o abordare promițătoare pentru o gestionare termică mai eficientă. Cu toate acestea, chiar și cu cele mai moderne abordări, electronica și răcirea sunt tratate separat, astfel încât potențialul complet de economisire a energiei răcirii încorporate să rămână neutilizat.

Dispozitiv electric răcit microfluid

Imagine sursă: Natură 585, 211-216 (2020)

Aici, cercetătorii arată că, prin co-proiectarea microfluidicii și a componentelor electronice în cadrul aceluiași substrat semiconductor, pot produce o structură de răcire integrată monolitic, diversă, cu o eficiență care depășește ceea ce este disponibil în prezent. Rezultatele lor arată că fluxurile de căldură de peste 1,7 kilowați pe centimetru pătrat pot fi disipate cu o putere de pompare de numai 0,57 wați pe centimetru pătrat. Aceștia au observat un coeficient de performanță fără precedent (peste 10.000) pentru răcirea cu apă monofazată a fluxurilor de căldură de peste 1 kilowatt pe centimetru pătrat, ceea ce corespunde unei creșteri de 50 de ori comparativ cu microcanalele drepte, precum și cu o medie foarte mare Nusselt numărul de 16. Tehnologia de răcire propusă ar trebui să permită o miniaturizare suplimentară a electronicii, prin care legea lui Moore ar putea fi extinsă și consumul de energie în răcirea electronice ar putea fi mult redus. În plus, prin eliminarea radiatoarelor exterioare mari, această abordare ar trebui să permită implementarea convertoarelor de putere foarte compacte integrate pe un singur cip.

tipărire