Kỹ thuật làm mát chip mới hiệu quả hơn 7X so với các phương pháp tiêu chuẩn

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Tokyo đã đưa ra một giải pháp làm mát mới sử dụng các pha thay đổi của nước để làm cho nó hiệu quả hơn trong việc loại bỏ nhiệt. SciTech Daily cho biết nước hấp thụ năng lượng gấp bảy lần khi nó thay đổi pha từ lỏng sang khí (tức là đun sôi nước), cho phép nó thu và tản nhiều nhiệt hơn so với phương pháp truyền thống là sử dụng nước chảy. Tuy nhiên, vì chất làm mát chảy qua các mao dẫn nhỏ được tích hợp trực tiếp vào chip, nên hơi nước thường gặp khó khăn khi chảy qua các kênh hẹp này. Điều này thường làm cho nó kém hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống.

Các nhà nghiên cứu đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các kênh vi lưu 3D có cấu trúc mao dẫn và lớp phân phối đa tạp. Họ phát hiện ra rằng hình dạng của các kênh vi lưu và cách chất làm mát được phân phối trong toàn bộ hệ thống ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất nhiệt và thủy lực của nó. Bằng cách đảm bảo dòng nước và hơi nước liên tục, nhóm đã đạt được hệ số hiệu suất (COP) là 100.000 — cao hơn khoảng mười lần so với những gì làm mát bằng nước một pha có thể đạt được.

"Quản lý nhiệt của các thiết bị điện tử công suất cao là rất quan trọng đối với sự phát triển của công nghệ thế hệ tiếp theo và thiết kế của chúng tôi có thể mở ra những con đường mới để đạt được khả năng làm mát cần thiết", tác giả chính Masahiro Nomura cho biết. Việc triển khai hệ thống hai pha này có thể cho phép các giải pháp làm mát nhỏ gọn hơn mà không cần phải phát minh hoặc sử dụng nhiều chất lỏng kỳ lạ hơn.

Hơn nữa, nó có thể giải quyết các vấn đề về nhiệt mà máy tính hiệu suất cao phải đối mặt, dẫn đến các chip mạnh hơn cần ít năng lượng làm mát hơn. Công nghệ này cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác, như laser, máy dò quang, đèn LED và hệ thống radar, và được áp dụng trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Hệ thống này cũng có khả năng hoạt động thụ động, cho phép các pha thay đổi của chất lỏng tản nhiệt thông qua đối lưu, cho phép nó hoạt động mà không cần cơ chế bơm.

Khi các con chip của chúng ta nhỏ dần theo từng năm, chúng cũng bắt đầu tạo ra nhiều nhiệt hơn tập trung ở một khu vực nhỏ như vậy. Vì lý do này, chúng ta cần đổi mới công nghệ làm mát để theo kịp sự phát triển của chất bán dẫn. Chúng ta đã thấy một số giải pháp làm mát chủ động mới lạ, như Frore AirJet Mini Slim và Ventiva Ionic Cooling Engine . Tuy nhiên, hệ thống hai pha này có khả năng dẫn đến những đổi mới trong công nghệ làm mát thụ động, mang đến cho chúng ta một lựa chọn hiệu quả phù hợp với những nơi chật hẹp và không cần nguồn điện.