Традиционные методы охлаждения в микроэлектронике — вентиляторы и внешние медные пластины — подходят к пределу, отрасль ищет альтернативы. Корейские исследователи из KAIST разработали способ создавать микроскопические каналы для жидкостного охлаждения прямо внутри кремниевых чипов. Система снижает энергозатраты на отвод тепла, прокачивая обычную воду комнатной температуры через внутреннюю структуру полупроводника. Разработчики отмечают, что по мере роста производительности AI-чипов технология может стать базовым решением для высокопроизводительных систем.
Стандартное жидкостное охлаждение использует внешнюю «холодную пластину» на корпусе чипа. Команда KAIST охлаждает чипы изнутри. Обычная вода комнатной температуры справляется с высокими тепловыми потоками напрямую в источнике. Конструкция включает множество крошечных отверстий, равномерно распределённых по чипу. Ключевой элемент — встроенная в кремний «микроканальная структура», действующая как логистическая сеть с множеством точек входа и выхода. Это укорачивает путь жидкости, снижая сопротивление и давление. Исследователи сбалансировали размеры каналов и скорость потока.
Экспериментальные результаты превзошли ожидания. Система показала холодильный коэффициент 106 000 — в десять раз выше предыдущего рекорда из Nature 2020. Производителям чипов требуется одна десятая мощности насоса для отвода того же тепла. Даже при нагрузке 2000 ватт на квадратный сантиметр система удерживала температуру ниже 100°C. Самое важное: исследователи не использовали экзотические материалы, а взяли обычную воду. Весь процесс проходит при температуре ниже 350°C, что совместимо с существующими линиями производства. Производители смогут внедрить технику без закупки нового оборудования на миллиарды долларов.
Создан композит, улучшающий охлаждение ИИ-ЦОД на 80%.
