Teknologi Pendinginan Microchip Terintegrasi
Baik itu pusat data, superkomputer, atau laptop: banyaknya panas yang dihasilkan oleh chip dan komponen semikonduktor lainnya adalah salah satu masalah terbesar produk elektronik modern. Di satu sisi, hal ini membatasi kinerja dan kepadatan struktural komponen. Di sisi lain, proses pendinginan sendiri memakan 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 cairan 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 produksi sistem pembuangan panas juga meningkat secara eksponensial.
Kini, para peneliti Swiss akhirnya menemukan cara yang lebih baik untuk menciptakan sebuah chip yang tidak memerlukan pendinginan eksternal. Mikrotubulus yang terintegrasi dalam semikonduktor akan membawa cairan pendingin langsung ke sekitar transistor, yang tidak hanya meningkatkan efek pembuangan panas chip secara signifikan, tetapi juga menghemat energi dan membuat produk elektronik masa depan lebih ramah lingkungan. Produksi pendingin terintegrasi ini lebih murah dibandingkan proses sebelumnya.
Prinsip dari solusi ini adalah alih-alih mendinginkan bagian luar chip, chip justru mendinginkan bagian dalam. Pendingin mengalir melalui mikrotubulus yang terintegrasi dalam bahan semikonduktor dari bawah, yang berarti panas yang dihasilkan oleh transistor sebagai sumber panas akan langsung dibuang. Saluran mikro bersentuhan langsung dengan transistor di dalam chip, sehingga menghasilkan koneksi yang lebih baik antara sumber panas dan saluran pendingin. Cabang saluran pendingin tiga dimensi 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 daya pompa hanya 0,57 watt per sentimeter persegi. Ini jauh lebih kecil dibandingkan daya yang diperlukan 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 keuntungan lain: lebih murah dibandingkan unit pendingin yang ditambahkan secara eksternal. Karena saluran mikro pendingin dan sirkuit chip dapat langsung dimasukkan ke dalam semikonduktor dalam produksi, biaya produksinya lebih rendah. Microchip yang didinginkan secara internal ini akan membuat produk elektronik masa depan lebih kompak dan hemat energi.
