Šķidruma šķidruma dzesēšanas termiskais šķīdums
Pieaugošais tranzistora blīvums samazina mikroshēmas enerģijas patēriņu, bet lielais tranzistoru blīvums padarīs siltumu koncentrētāku, un nevar ignorēt siltuma izkliedes problēmu. Augstas veiktspējas mikroshēmu siltuma izkliede vienmēr ir nomocījusi visus, tostarp uzņēmumus. Papildus tradicionālajai gaisa dzesēšanas un gaisa kondicionēšanas kombinācijai ļoti efektīva izvēle ir arī šķidruma dzesēšana. Tomēr gaisa kondicionēšana un gaisa dzesēšana radīs milzīgu enerģijas patēriņu. Microsoft izvēlējās datu centra serveri ievietot jūrā, lai uzlabotu siltuma izkliedes efektivitāti.
Šķidruma dzesēšanas uzstādīšanas grūtības mikroshēmā ir šķidruma kanāla integrēšana tieši mikroshēmas dizainā. Pētnieki uzskata, ka nākotnes risinājums ir ļaut ūdenim plūst starp sviestmaižu ķēdēm. Lai gan tas izklausās vienkārši, praksē to ir ļoti grūti darboties. Šobrīd iegremdēšana nevadošā šķidrumā siltuma izkliedēšanai ir ļoti noderīga mikroshēmām, kurās tiek izmantota kraušanas tehnoloģija, taču šīs tehnoloģijas izmantošana tradicionālajās mikroshēmās kļūs ļoti dārga un grūti sasniedzama masveida ražošana.
TSMC ierosināja trīs dažādus silīcija kanālus un veica attiecīgus simulācijas testus. Pirmajā tiešās ūdens dzesēšanas metodē ūdenim būs savs cirkulācijas kanāls un tas tiks tieši iegravēts mikroshēmā; Otrais ir tas, ka ūdens kanāls ir iegravēts uz silīcija slāņa mikroshēmas augšpusē, un siltuma saskarnes materiāla (TIM) slānis no vērša (silīcija oksīda saplūšana) tiek izmantots, lai pārnestu siltumu no mikroshēmas uz ūdens dzesēšanas slāni; Pēdējais ir aizstāt termiskās saskarnes materiāla slāni ar vienkāršu un lētu šķidro metālu. Efekta ziņā pirmā metode ir labākā, bet otrā metode ir otrā.
Šķidruma dzesēšana ir svarīgs virziens, lai nākotnē atrisinātu pusvadītāju siltuma izkliedi. Galu galā lielāka blīvuma tranzistori un 3D iepakošanas tehnoloģija nākotnē padarīs mikroshēmu siltumu no plaknes uz trīsdimensiju, kas ne tikai padarīs siltumu koncentrētāku, bet arī daudzslāņu sakraušana apgrūtinās siltuma pārnesi. Saskaroties ar aizvien vairāk koncentrētām siltuma izkliedes problēmām, skaidu ūdens dzesēšanas un siltuma izkliedes shēma var būt labs veids, kā atrisināt mikroshēmas termiskās problēmas.
