7 برابر عملکرد بهتر؛ محققان می‌خواهند برای خنک‌سازی تراشه از جوشیدن آب استفاده کنند

محققان ژاپنی با ترکیب طراحی میکروکانال‌ها و ساختارهای مویرگی، رکوردی تازه در عملکرد سیستم‌های خنک‌سازی ثبت کردند؛ دستاوردی که می‌تواند مسیر پیشرفت در فناوری‌های الکترونیکی و پایدار را هموار کند. در این روش برای خنک‌سازی از آب جوش استفاده می‌شود تا حرارت بیشتری جذب کند.

قانون مور سال‌هاست مسیر پیشرفت در دنیای الکترونیک را هموار کرده و موجب شده تراشه‌ها مداوم کوچک‌تر و قدرتمندتر شوند اما این روند به افزایش چگالی حرارتی و ایجاد گرمای بیشتر در فضای کمتر منجر شده؛ مشکلی که روش‌های فعلی خنک‌سازی به‌سختی از پس آن برمی‌آیند. پژوهشگران مؤسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو، با معرفی روش نوین خنک‌سازی برای ریزتراشه‌ها، گام مهمی در رفع این چالش برداشته‌اند.

بازنگری در خنک‌سازی تراشه‌های مینیاتوری

یکی از مؤثرترین روش‌های فعلی برای دفع حرارت، استفاده از میکروکانال‌هایی است که درون تراشه تعبیه شده و امکان گردش آب و انتقال حرارت را فراهم می‌کنند اما این روش فقط به حرارت محسوس آب متکی است؛ یعنی انرژی که پیش از تغییر فاز آب برای افزایش دمای آن لازم است. در مقابل، گرمای نهان که هنگام جوشیدن یا تبخیر آب جذب و آزاد می‌شود، حدوداً ۷ برابر بیشتر است و پتانسیل بالاتری برای خنک‌سازی ایجاد می‌کند.

بر همین اساس، پژوهشگران با بهره‌گیری از گرمای نهان آب، به استفاده از سیستم خنک‌کننده دوفاز روی آورده‌اند؛ رویکردی که به گفته آنها، بهره‌وری سیستم را به‌شکل چشم‌گیری افزایش می‌دهد. البته تحقیقات پیشین نشان داده بودند مدیریت جریان بخار پس از جوشیدن، چالش‌های خاص خودش را دارد؛ بنابراین برای بهینه‌سازی انتقال حرارت، عواملی مانند طراحی میکروکانال‌ها، کنترل جریان دوفاز و مقاومت هیدرولیکی باید به‌دقت تنظیم شوند.

سیستم خنک‌سازی جدید با استفاده از آب جوش

در این پروژه، سیستم خنک‌سازی جدیدی معرفی شده که شامل ترکیبی از کانال‌های ریزسیال سه‌بعدی، ساختارهای مویرگی و لایه‌ای برای توزیع متوازن سیال می‌شود. محققان با طراحی و آزمایش انواع هندسه‌های مویرگی، عملکرد آنها را در شرایط مختلف ارزیابی کرده‌اند.

نتایج نشان می‌دهد هم هندسه میکروکانال‌ها (جهت جریان خنک‌کننده را تعیین می‌کند) هم کانال‌های منشعب (وظیفه توزیع خنک‌کننده را بر عهده دارند)، نقش مهمی در عملکرد حرارتی و هیدرولیکی سیستم دارند.

به گفته تیم تحقیقاتی، ضریب عملکرد (COP) این سیستم که نسبت سرمایش مفید به انرژی مصرف‌شده را نشان می‌دهد، به عدد قابل‌توجه ۱۰۵ رسیده که نسبت‌ به روش‌های رایج خنک‌سازی پیشرفت چشمگیری محسوب می‌شود. آنها معتقدند این طراحی می‌تواند مسیر تازه‌ای برای مدیریت حرارتی در دستگاه‌های الکترونیکی پرقدرت باز کند که موضوعی حیاتی برای توسعه فناوری‌های نسل بعدی است.

یکی از مزیت‌های جالب این فناوری آن است که می‌تواند غیرفعال نیز عمل کند؛ یعنی باتکیه‌بر تغییر فاز مایع که از طریق هم‌رفت برای دفع حرارت انجام می‌شود، گرما را بدون نیاز به پمپ منتقل کند. چنین قابلیتی این فناوری را برای حوزه‌هایی فراتر از الکترونیک، ازجمله لیزرها، آشکارسازهای نوری، دیودهای نوری (LED)، سامانه‌های راداری و صنعت خودرو و هوافضا به گزینه‌ای مناسب تبدیل می‌کند.

با افزایش توان و فشردگی قطعات الکترونیکی، پژوهشگران بر این باورند که راهکار پیشنهادی آنها می‌تواند بهره‌وری و پایداری این تجهیزات را به‌طور چشم‌گیری بهبود ببخشد و از طریق مدیریت بهتر گرما، به تحقق اهداف کاهش کربن نیز کمک کند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در Cell Reports Physical Science منتشر شده است.

فتانه رعدی

Share
Published by
فتانه رعدی

Recent Posts

هواوی برای متزلزل‌کردن جایگاه انویدیا در بازار تراشه‌های AI چین آماده می‌شود

هواوی برای متزلزل‌کردن جایگاه انویدیا در بازار تراشه‌های AI چین آماده می‌شودهوش مصنوعیسخت افزارکسب و…

1 هفته ago

پیام‌های کوانتومی غیرقابل‌هک برای اولین بار با فیبر نوری بدون تجهیزات پیشرفته مخابره شد

درحال‌حاضر کامپیوترهای کوانتومی کاربردهای عمومی پیدا نکرده‌اند اما در آینده با دسترسی بیشتر به این…

1 هفته ago

آپدیت بزرگ تراشه‌های Arrow Lake اینتل، تأثیری بر عملکرد آن‌ها در لینوکس ندارد

آپدیت بزرگ تراشه‌های Arrow Lake اینتل، تأثیری بر عملکرد آن‌ها در لینوکس نداردمطالب پردازندهسخت افزاریک‌شنبه…

1 هفته ago

یکی از تولیدکنندگان کیس کامپیوتر از صادرات محصول به آمریکا کنار کشید

یکی از تولیدکنندگان کیس کامپیوتر از صادرات محصول به آمریکا کنار کشیدکسب و کارسخت افزارفناورییک‌شنبه…

1 هفته ago

کارت گرافیک RTX 5070 Ti اورکلاک شد؛ ارائه ۷ درصد عملکرد بهتر

کارت گرافیک RTX 5070 Ti اورکلاک شد؛ ارائه ۷ درصد عملکرد بهترمطالب کارت گرافیک و…

1 هفته ago

بهترین ابزارها برای دانلود آهنگ از اینستاگرام

بهترین ابزارها برای دانلود آهنگ از اینستاگرامآموزشاینترنت و شبکهشبکه‌های اجتماعییک‌شنبه ۷ اردیبهشت ۱۴۰۴ - ۱۲:۳۰مطالعه…

1 هفته ago