Исследователи университета Токио разработали новый метод охлаждения микрочипов. Один из наиболее эффективных методов на сегодняшний день использует микроканалы, встроенные в микросхему, для циркуляции воды и отвода тепла. Однако этот подход ограничен теплоемкостью воды – энергией, которую она может поглотить до закипания. Скрытая теплота, выделяемая при кипении, примерно в семь раз выше, что обеспечивает гораздо больший потенциал охлаждения. Используя скрытую теплоту воды, исследователи реализовали двухфазное охлаждение, что значительно повысило эффективность теплоотвода.
Предыдущие исследования показали перспективность этого метода, но также выявили проблемы, связанные с управлением потоком пузырьков пара после нагрева. Команда разработчиков спроектировала и протестировала различные геометрии капилляров, чтобы оценить их эффективность в различных условиях. Результаты показали, что как геометрия микроканалов, направляющих поток охлаждающей жидкости, так и каналы коллектора, регулирующие распределение охлаждающей жидкости, влияют на гидравлические и тепловые характеристики системы.
Коэффициент полезного действия (COP), измеряющий отношение полезной мощности охлаждения к требуемой мощности энергопотребления, достиг 105, что является значительным улучшением по сравнению с традиционными методами охлаждения. Ученые считают, что такая конструкция может открыть новые возможности для управления температурой в мощных электронных устройствах. Кроме того, система может работать в пассивном режиме, используя фазовые переходы жидкости для рассеивания тепла посредством конвекции. Это устраняет необходимость в механизме перекачки. Подход повышает эффективность и экологичность устройств, способствуя достижению углеродной нейтральности за счет улучшения управления тепловым режимом.
Тем временем новый оптический чип работает с тактовой частотой 100 ГГц.