Кремниевый радиатор с микроканалами с жидкостью в 100 раз лучше металлического

На конференции Embedded World Conference 2019 бельгийский исследовательский центр Imec предложил высокоэффективный радиатор, который может помочь в отводе тепла от чипов в составе встроенной электроники. Разработчики утверждают, что компактный кремниевый радиатор с микроканалами, по которым прокачивается жидкость, на два порядка эффективнее обычных металлических радиаторов. Обладая очень низким тепловым сопротивлением в диапазоне от 0,34 К/Вт до 0,28 К/Вт с одного квадратного сантиметра поверхности, радиатор Imec способен отводить свыше 600 Вт тепла.

Imec предложила кремневый радиатор с вытравленным массивом микроканалов

Радиатор представляет собой массив вытравленных в кремнии параллельных микроканалов шириной 32 мкм и глубиной 260 мкм. Прокачку жидкости через каналы осуществляет помпа с потреблением около 2 Вт. Этого достаточно, чтобы температура чипа удерживалась ниже 100 °C с возможностью отводить от него, как уже сказано, свыше 600 Вт/см2. При этом производство кремневых радиаторов с вытравленными микроканалами довольно дёшево, и его легко наладить на любом производстве, где обрабатываются кремниевые пластины с минимальным и даже полностью отсутствующим браком.

В настоящий момент Imec выпускает кремниевые радиаторы отдельно от чипов, которые необходимо охлаждать. Для отвода тепла от обратной стороны чипа между радиатором и микросхемой используется термоинтерфейс в виде сплава Cu/Sn-Au (медь, олово и золото). Однако в идеальном случае предусматривается вариант изготовления микроканалов непосредственно в кремниевой подложке микросхемы, что сделает решение более дешёвым и поможет в его распространении.

Предложение Imec для охлаждения чипов в виде микроканалов с жидкостью в кремнии не является чем-то новым. Эксперименты в этом направлении идут давно. К сожалению, всё упирается в относительную сложность реализации и, возможно, просто ещё не пришло время, чтобы потребовалось отводить от чипов настолько сильные тепловые потоки.

Источник ^[1]

Источник ^[2]