Создан микрочип со встроенной системой жидкостного охлаждения
Фото:
Идеи

Создан микрочип со встроенной системой жидкостного охлаждения

Известно: чем больше транзисторов в микрочипе, тем выше его производительность. Но это правило создает свои сложности - в частности, проблему выделения тепла и его контроля. И если раньше эти вопросы решались отдельно - за изготовление чипов отвечал один производитель, а за системы охлаждения - другой, то теперь команда ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) заявила о создании инновационного решения - микрочипа со встроенной системой жидкостного охлаждения.

Ученые приступили к разработке принципиально новых микрочипов с нуля, включая электронику и охлаждение, а в качестве жидкости была использована деионизированная вода, которая не проводит электричество, сообщает TechXplore. Работа специалистов заключалась в травлении микрожидкостных каналов в структуре полупроводникового чипа и превращении кремния из недорого носителя в высокопроизводительный радиатор. Внутренние каналы предоставили контроль над горячими точками внутри чипов и позволили обеспечить охлаждение в тех местах, где это было необходимо больше всего.

Чипы были изготовлены со встроенными каналами шириной от 20 до 100 микрометров. Последние, в свою очередь, были присоединены к более крупным каналам, расположенным ближе к поверхности. Хладагент входит с одного конца чипа, отводит тепло и выходит с другого конца.

«Мы разместили микрофлюидные каналы очень близко к горячим точкам чипа с помощью простого и интегрированного процесса изготовления, чтобы извлечь тепло в нужном месте и предотвратить его распространение по всему устройству», — говорит куратор исследования Элисон Матиоли.

При этом система не требует большой мощности для циркулирования жидкости по каналам, а отвод тепла показывает высокий уровень эффективности. Узкие щели протравливаются на кремниевой подложке, покрытой слоем полупроводникового нитрида галлия, после чего щели увеличиваются и соединяются, а отверстия в слое нитрида галлия закрываются медью. Дальше слой с предустановленными каналами готов для изготовления электронного чипа.

Ученые считают, что новая технология позволит создавать более компактные и энергоэффективные устройства.

«Мы устранили необходимость в больших внешних радиаторах и показали, что можно изготовить сверхкомпактные преобразователи мощности на одном кристалле. Решение найдет применение, поскольку общество становится все более зависимым от электроники», — уверен Матиоли.