Специалисты создали микроскопическую систему охлаждения для электроники, которая эффективнее существующих аналогов на шесть раз. Её особенность — тончайшая сеть каналов, где вода закипает и отбирает тепло у процессоров. Это изобретение может устранить проблему перегрева в мощных компьютерах, серверах и компактной электронике, где обычные кулеры не справляются.
Принцип работы похож на миниатюрную систему орошения: жидкость равномерно распространяется по каналам с помощью специальных «распределителей» — манифольдов. При нагреве чипа вода в каналах закипает, превращаясь в пар, что повышает эффективность отвода тепла. Инженеры сравнили два типа распределителей — сужающиеся и прямые. Оказалось, что сужающиеся стабилизируют температуру поверхности чипа на 15% лучше благодаря более равномерному распределению потока, хотя общая эффективность охлаждения у обоих типов схожа.
Главное достижение — коэффициент полезного действия системы, достигший 105 процентов, что в шесть раз выше, чем у лучших существующих решений. Такой результат стал возможен благодаря оптимизации формы микроканалов и добавлению микроскопических столбиков на их входе, которые ускоряют образование пузырьков пара. Система выдерживает тепловую нагрузку до 1063 ватт на квадратный сантиметр.
Испытания показали, что разработка расходует наименьшее количество энергии для перемещения жидкости – важный фактор для мобильных устройств и центров обработки данных. Например, в дата-центрах подобные системы могли бы уменьшить затраты на охлаждение на 40%, ведь сейчас на это уходит до трети всего электроэнергии.
Технологию испытают на практике, применяя её к кремниевым чипам, созданным с помощью технологии глубокого травления. Далее разработчики адаптируют технологию для различных устройств – от миниатюрных систем до крупных серверов для ИИ.