सीपीयू कूलिंग में बिल्ट-इन कूलिंग सिस्टम एप्लिकेशंस

चाहे वह डेटा सेंटर हों, सुपर कंप्यूटर हों या लैपटॉप हों: चिप्स और अन्य सेमीकंडक्टर घटकों द्वारा उत्पन्न बड़ी मात्रा में गर्मी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की सबसे बड़ी समस्याओं में से एक है। एक ओर, यह घटकों के प्रदर्शन और संरचनात्मक घनत्व को सीमित करता है। दूसरी ओर, शीतलन प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊर्जा की खपत होती है, जिसका उपयोग शीतलन प्रशंसकों या तरल शीतलन पंपों के लिए किया जाता है।

इस समस्या को हल करने के लिए, वैज्ञानिक चिप से शीतलक में गर्मी हस्तांतरण की दक्षता में सुधार करने के तरीकों का अध्ययन कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, बेहतर तापीय चालकता वाली धातु का उपयोग शीतलन प्रणाली और चिप के बीच संपर्क सतह के रूप में किया जाता है। हालांकि, अतीत में सभी तरीकों की दक्षता बहुत अधिक नहीं है, और गर्मी लंपटता दक्षता में सुधार के साथ, गर्मी लंपटता प्रणाली की जटिलता और निर्माण लागत भी तेजी से बढ़ती है।

अब, स्विस शोधकर्ताओं ने अंततः एक ऐसी चिप का आविष्कार करने का एक बेहतर तरीका खोज लिया है जिसे बाहरी शीतलन की आवश्यकता नहीं है। अर्धचालक में एकीकृत सूक्ष्मनलिकाएं सीधे ट्रांजिस्टर के चारों ओर ठंडा तरल लाएगी, जो न केवल चिप के गर्मी अपव्यय प्रभाव में सुधार करती है, बल्कि ऊर्जा की बचत भी करती है और भविष्य के इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों को अधिक पर्यावरण के अनुकूल बनाती है। इस एकीकृत शीतलन का उत्पादन पिछली प्रक्रिया की तुलना में सस्ता है।

इस घोल का सिद्धांत यह है कि चिप को बाहर से ठंडा करने के बजाय सीधे अंदर ही ठंडा किया जाता है। शीतलक नीचे से अर्धचालक सामग्री में एकीकृत सूक्ष्मनलिकाएं से बहता है, जिसका अर्थ है कि ट्रांजिस्टर द्वारा गर्मी स्रोत के रूप में उत्पन्न गर्मी सीधे नष्ट हो जाएगी। माइक्रोचैनल चिप में ट्रांजिस्टर के सीधे संपर्क में है, जो गर्मी स्रोत और शीतलन चैनल के बीच बेहतर संबंध स्थापित करता है। शीतलन चैनल की त्रि-आयामी शाखाएं शीतलक के वितरण में भी योगदान करती हैं और शीतलक परिसंचरण के लिए आवश्यक दबाव को कम करती हैं।

शीतलन प्रणाली के प्रारंभिक परीक्षण से पता चलता है कि यह प्रति वर्ग सेंटीमीटर 1.7 किलोवाट से अधिक गर्मी और प्रति वर्ग सेंटीमीटर केवल 0.57 वाट पंप शक्ति को समाप्त कर सकता है। यह बाहरी नक़्क़ाशी शीतलन चैनलों के लिए आवश्यक शक्ति से काफी कम है। शोधकर्ताओं ने कहा, "देखी गई शीतलन क्षमता एक किलोवाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर से अधिक है, जो बाहरी गर्मी अपव्यय पर दक्षता में 50 गुना सुधार के बराबर है।"

इंटीग्रेटेड माइक्रोचिप कूलिंग का एक और फायदा है: यह बाहरी रूप से जोड़े गए कूलिंग यूनिट से सस्ता है। क्योंकि कूलिंग माइक्रो चैनल और चिप सर्किट को सीधे उत्पादन में अर्धचालकों में पेश किया जा सकता है, विनिर्माण लागत कम है। यह आंतरिक रूप से ठंडा माइक्रोचिप भविष्य के इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों को अधिक कॉम्पैक्ट और ऊर्जा-बचत करने वाला बना देगा।