Inovácia chladiacej techniky je optimálnym riešením pre vysokovýkonný vývoj elektronických zariadení
Keďže čipy smerujú k vysokej hustote, vysokej integrácii a vysokému výpočtovému výkonu, ich výkon a hustota výkonu neustále stúpajú a „vysoká tepelná hustota“ sa stala hlavnou prekážkou vo vývoji vysokovýkonnej polovodičovej technológie. Vzhľadom na neustály nárast spotreby energie čipu sa chladiacej technológii chladenia kvapalinou venuje čoraz väčšia pozornosť. Avšak kvôli vysokým nákladom a komplexným riešeniam je súčasná technológia vodou chladených panelov stále v určitej vzdialenosti od ideálneho riešenia odvodu tepla v tomto odvetví.
Teoreticky platí, že čím nižšia je teplota čipu, tým dlhšia je jeho životnosť a stabilnejší výkon. Na dosiahnutie nižších teplôt čipu sú však náklady na chladenie, ktoré musí priemysel platiť, príliš vysoké a ešte sa nedosiahlo rovnovážne zlepšenie výkonu pri zohľadnení nákladov. V tomto ohľade môže priemysel prijať rôzne kombinácie technológií alebo spolupracovať na vývoji súvisiacich produktov pre rôzne materiály na rozptyl tepla, technológie a aplikačné scenáre s cieľom preskúmať optimálne riešenia za súčasných nákladovo prijateľných podmienok.
Keď spotreba energie dosiahne desiatky alebo stovky wattov, je potrebné použiť tepelnú trubicu na odvod tepla z čipu. Potom, čo sa teplo rozšíri na väčšie rebrá na odvádzanie tepla, ventilátor sa použije na jeho fúkanie, čo zahŕňa kombináciu technológie absorpcie tepla s fázovou zmenou, vedenia tepla a konvekcie tepla. Túto kombináciu tepelných trubíc, rebier a ventilátorov si doteraz osvojila veľká väčšina počítačov a serverov. Ako však spotreba CPU postupne dosahuje 300 wattov, 500 wattov alebo dokonca 800 wattov V tom čase bola prelomená maximálna kapacita odvodu tepla tepelnej trubice a ventilátora. Vzhľadom na neschopnosť prispôsobiť sa rozvoju priemyslu prostredníctvom dlhoročných riešení tepelných trubíc a ventilátorov, je potrebné prijať technológie odvádzania tepla chladením kvapalinou, ako sú napríklad vodou chladené panely.
V dôsledku neustáleho zvyšovania spotreby energie čipov získavajú čoraz väčšiu pozornosť nové chladiace technológie, ako napríklad kvapalinové chladenie. V porovnaní s prúdením vetra tepelných rúrok s rebrami a ventilátormi využíva chladiaca doska kvapalinu metódu prúdenia kvapaliny, ktorá uskutočňuje výmenu tepla prúdením kvapaliny rýchlejšou rýchlosťou a vyššou účinnosťou. Kvôli vysokým nákladom a komplexným riešeniam však technológia chladenia kvapalinou ešte nedosiahla rádový rast. Stala sa však aj nevyhnutnosťou v niektorých scenároch vysokovýkonných aplikácií, pretože v tomto odvetví neexistuje ideálnejšie riešenie.
Od vykurovacieho čipu cez zariadenie až po konečný produkt existuje požiadavka na chladenie na každej úrovni a spoji, čo zahŕňa rôzne podporné materiály, materiály rozhrania a podkladové materiály. Súčasne aplikácia rôznych technológií rozptylu tepla alebo aplikačných scenárov má za následok rôzne technické cesty a riešenia. A to nevyhnutne prinesie rôzne potenciálne možnosti rozvoja a rôzne technologické výzvy.
Medzi základné prvky technológie tepelného chladenia patrí množstvo tepla generovaného samotným čipom, intenzita tepelného toku na jednotku plochy a vzdialenosť a objem, pri ktorom môže teplo difundovať. Zvyčajne je rozptyl tepla procesom šírenia tepla z veľmi vysokého tepelného výkonu alebo výrobného hotspotu do väčšieho priestoru. Tento proces prenosu tepla je sériový a akékoľvek spojenie v ňom sa môže stať prekážkou tepla. Rozptyl tepla je systém prenosu krok za krokom, napríklad z bodu tepla A do B, C do D do E a potom do F. Ak je účinnosť prenosu medzi AB, BC alebo CD nízka, konečný výsledok môže že účinnosť chladenia od A do F nie je dostatočne vysoká. Takže každý spoj musí neustále zlepšovať svoju tepelnú schopnosť, aby sa nestal prekážkou na celej ceste. Pre čipy s ultra vysokou hustotou a čipové moduly (MCM) je povinná vyvinúť dokonalé riešenie trvalo udržateľnej technológie chladenia.
