Технологија хлађења полупроводника

Уз континуирану потрагу за људском рачунарском снагом, све више и више транзистора се убацује у рачунарски чип. Густина сваке рачунарске јединице се повећава. Истовремено, виша фреквенција такође доноси већи радни напон и потрошњу енергије за чип. Може се предвидети да ћемо у наредних неколико година наставити да се трудимо да побољшамо рачунарске перформансе чипа, што такође значи да морамо континуирано решавати проблем дисипације топлоте температуре чипа.

Технологија хлађења полупроводника заснована на принципу термоелектричног ефекта је нова метода хлађења са високом контролом, једноставном употребом и ниском ценом. Постепено се користи у области дисипације топлоте.

Термоелектрични ефекат је директна конверзија напона генерисаног температурном разликом, и обрнуто. Једноставно речено, термоелектрични уређај, када постоји температурна разлика између њихова два краја, он ће производити напон, а када се на њега примени напон, такође ће произвести температурну разлику. Овај ефекат се може користити за генерисање електричне енергије, мерење температуре и хлађење или грејање објеката. Пошто смер грејања или хлађења зависи од примењеног напона, термоелектрични уређаји чине контролу температуре веома лаком.

У поређењу са традиционалним ваздушним и течним хлађењем, хлађење полупроводничких расхладних чипова има следеће предности: 1 Температура се може смањити испод собне температуре;

2. Тачна контрола температуре (помоћу затвореног круга за контролу температуре, тачност може да достигне ± 0.1 степен);

3. Висока поузданост (компоненте за хлађење су чврсти уређаји без покретних делова, са веком трајања од више од 200000 сати и ниском стопом отказа);

4. Нема радне буке.

ТЕ изазов хлађења:

1. Тренутно је коефицијент хлађења полупроводника мали, а енергија која се троши током хлађења је много већа од расхладног капацитета. Однос потрошње енергије Тец радијатора је пренизак, а Тец радијатор не може постати главно решење за хлађење у овој фази.

2. Када ТЕЦ расхладна лопатица ради, потребна јој је ефективна дисипација топлоте на топлом крају док се хлади на хладном крају. Односно, ако ТЕЦ расхладни уређај жели да врши хлађење велике снаге и излази у ЦПУ ради одвођења топлоте, он такође треба да буде континуирано распршен, што резултира немогућношћу тец-а велике снаге да ради независно.

3. Влага у ваздуху лако ствара кондензацију у деловима испод собне температуре у условима велике температурне разлике у окружењу које производи тец. Неопходно је дизајнирати одређено окружење за заптивање око процесора како би се избегао ризик од кондензације и оштећења компоненти главне плоче.

Са побољшањем процеса, густина транзистора се повећава, а површина кућишта ЦПУ језгра постаје све мања и мања. Према принципу термодинамике, када је површина проводљивости топлоте мања, потребна је већа температурна разлика да би се одржао учинак топлотне проводљивости. Традиционални облик дисипације топлоте са мањом температурном разликом не може решити овај проблем. Чак и ако потрошња енергије ЦПУ-а није велика, он ће и даље озбиљно акумулирати топлоту, што ће резултирати прениском границом фреквенције. Тец природно има атрибут велике температурне разлике (температура на крају апсорпције топлоте може лако да достигне - 20 степен), што може бити најбоље решење за решавање проблема мале површине и велике проводљивости топлоте.