Jäähdytyssirut, kevyiden tietokonelaitteiden tulevaisuus
Yksi tärkeimmistä suuren laskentatehoisten sirujen kehitystä rajoittavista tekijöistä on niiden lämmönpoistokyky. Hakkeen lämmön hajoaminen on aina vaivannut alaa. Naulakan kokoinen siru on itse asiassa 300 watin lämmönlähde, mutta todellisuudessa siru on jo paahtavan kuuma, kun sen virrankulutus on paljon pienempi. Sirujen miniatyrisointi ja korkea integrointi voi johtaa paikallisen lämpövuon tiheyden merkittävään kasvuun. Laskennan tehon ja nopeuden parantaminen tuo mukanaan valtavan virrankulutuksen ja lämmöntuotannon.
TSMC:n julkaisema raportti osoittaa, että tulevaisuudessa joidenkin "suurien sirujen", joiden pinta-ala on yli 500 neliömillimetriä, suunniteltu tehonkulutuksen tavoite voi olla yli 2000 wattia. Huolimatta sirun prosessikoon jatkuvasta pienenemisestä, tehotiheys kasvaa jatkuvasti . Kun puolijohdeprosessi saavuttaa 2 nm:n, transistorien määrä ja sirun laskentateho kasvavat luonnollisesti merkittävästi. Tekoälyn laskentatehon nopea kasvu asettaa jatkossakin merkittäviä haasteita erittäin suuritehoisten sirujen jäähdytykselle ja jäähdytykselle. Tällä hetkellä koko kulutuselektroniikkasiruteollisuus on itse asiassa siirtynyt "merkittävästi parantuneen suorituskyvyn ja nopeasti kasvavan virrankulutuksen" noidankehään, mikä osoittaa trendin "vaihtaa virrankulutus suorituskykyyn".
Äskettäin Frore Systems, innovatiivinen pietsosähköiseen MEMS-järjestelmään perustuva solid-state-jäähdytysratkaisu, ilmoitti, että sen MEMS-aktiivinen jäähdytyssiru (AirJet) -ratkaisulla varustetut kannettavat tietokoneet julkaistaan vuoden 2023 alussa, mikä tarjoaa paremman jäähdytystehon kuin perinteiset tuulettimet ja vähentää melua. AirJet-jäähdytyssiru on ratkaisu jäähdytysongelmaan, joka rajoittaa suorittimen suorituskykyä nykypäivän kannettavissa tietokoneissa. Se on niin sanottu "solid-state-jäähdytysratkaisu", joka hylkää kokonaan perinteiset tuuletinjäähdytysmenetelmät.
Lisäksi Huawei ja Harbin Institute of Technology ovat yhdessä hakeneet patenttia nimeltä "Diamond Chip". Tämä on tehokas timanttimateriaaleista valmistettu lämmönpoistosiru, joka voi ratkaista korkean suorituskyvyn lastujen lämmitysongelman ja avata uuden tien sirun suorituskyvyn parantamiseen.Timantti on hiilielementeistä koostuva kide, jolla on erinomaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Timantilla, luonnonmineraalina, on erinomainen lämmönjohtavuus. Timanttien käyttäminen elektronisten sirujen lämmönpoistoon voi parantaa merkittävästi niiden lämmönpoistotehokkuutta. Perinteisiin materiaaleihin verrattuna se lievittää tehokkaasti hakkeen pitkäaikaisen korkean lämpötilan käytön aiheuttamia ongelmia.
Vaikka ainutlaatuisia ratkaisuja voidaan käyttää joissakin sovelluksissa, useimpien markkinoiden on löydettävä tapoja saada aikaan enemmän pienemmillä resursseilla, mikä tarkoittaa enemmän toimintoja wattia kohden. Tähän liittyvät kustannukset ovat paljon korkeammat kuin aikaisemmat ratkaisut.
