Sistem pendingin microchip terintegrasi
Baik itu pusat data, superkomputer, atau laptop: panas dalam jumlah besar yang dihasilkan oleh chip dan komponen semikonduktor lainnya adalah salah satu masalah terbesar produk elektronik modern. Di satu sisi, ini membatasi kinerja dan kerapatan struktural komponen. Di sisi lain, proses pendinginan itu sendiri menghabiskan banyak energi, yang digunakan untuk kipas pendingin atau pompa pendingin cair.
Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan telah mempelajari cara untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panas dari chip ke pendingin. Misalnya, logam dengan konduktivitas termal yang lebih baik digunakan sebagai permukaan kontak antara sistem pendingin dan chip. Namun, efisiensi semua metode di masa lalu tidak terlalu tinggi, dan dengan peningkatan efisiensi pembuangan panas, kompleksitas dan biaya pembuatan sistem pembuangan panas juga meningkat secara eksponensial.
Sekarang, para peneliti Swiss akhirnya menemukan cara yang lebih baik untuk menciptakan sebuah chip yang tidak memerlukan pendinginan eksternal. Mikrotubulus terintegrasi dalam semikonduktor akan membawa cairan pendingin langsung di sekitar transistor, yang tidak hanya sangat meningkatkan efek pembuangan panas dari chip, tetapi juga menghemat energi dan membuat produk elektronik masa depan lebih ramah lingkungan. Produksi pendinginan terpadu ini lebih murah dibandingkan dengan proses sebelumnya.
Prinsip dari solusi ini adalah alih-alih pendinginan dari luar chip, chip didinginkan langsung di dalam. Pendingin mengalir melalui mikrotubulus yang terintegrasi dalam bahan semikonduktor dari bawah, yang berarti panas yang dihasilkan oleh transistor sebagai sumber panas akan langsung hilang. Saluran mikro bersentuhan langsung dengan transistor di dalam chip, yang membuat hubungan yang lebih baik antara sumber panas dan saluran pendingin. Cabang tiga dimensi saluran pendingin juga berkontribusi pada distribusi cairan pendingin dan mengurangi tekanan yang diperlukan untuk sirkulasi cairan pendingin.
Uji pendahuluan sistem pendingin menunjukkan bahwa sistem ini dapat menghilangkan lebih dari 1,7 kW panas per sentimeter persegi, dan hanya 0,57 watt daya pompa per sentimeter persegi. Ini secara signifikan lebih kecil dari daya yang dibutuhkan untuk saluran pendingin etsa eksternal. “Kapasitas pendinginan yang diamati melebihi satu kilowatt per sentimeter persegi, yang setara dengan peningkatan efisiensi 50 kali lipat dibandingkan pembuangan panas eksternal,” kata para peneliti.
Pendinginan microchip terintegrasi memiliki keunggulan lain: lebih murah daripada unit pendingin yang ditambahkan secara eksternal. Karena saluran mikro pendingin dan sirkuit chip dapat langsung dimasukkan ke semikonduktor dalam produksi, biaya pembuatannya lebih rendah. Microchip yang didinginkan secara internal ini akan membuat produk elektronik masa depan lebih ringkas dan hemat energi.
