Kælikubbar, framtíð léttra tölvutækja

Einn helsti þátturinn sem takmarkar þróun stórra tölvuflísa er hitaleiðnigeta þeirra. Vandamálið um hitaleiðni flísar hefur alltaf plagað iðnaðinn. Flís á stærð við naglahettu er í raun 300 watta hitagjafi, en í raun og veru er flísinn þegar orðinn steikjandi þegar hann er langt undir þessari orkunotkun. Smæðing og mikil samþætting flísar getur leitt til verulegrar aukningar á staðbundnu hitaflæðisþéttleika. Umbætur á tölvuafli og hraða hafa í för með sér mikla orkunotkun og hitamyndun.

Skýrsla sem gefin var út af TSMC sýnir að í framtíðinni gætu sumir "stórir flísar" með svæði sem eru stærri en 500 fermillímetrar haft markmið hönnunarorkunotkunar upp á yfir 2000 wött. Þrátt fyrir stöðuga minnkun á stærð flísarferlisins eykst aflþéttleiki stöðugt . Þegar hálfleiðaraferlið er komið inn í 2nm mun fjöldi smára og tölvuafl flísarinnar náttúrulega aukast verulega. Hröð aukning á gervigreindartölvuafli mun halda áfram að valda verulegum áskorunum við kælingu og kælingu á ofurmiklum kraftflísum. Á þessari stundu hefur allur rafeindatækniflísiðnaðurinn í raun farið í vítahring "verulega bættrar frammistöðu og ört vaxandi orkunotkunar", sem sýnir tilhneigingu til að "skipta um orkunotkun fyrir frammistöðu".

Nýlega tilkynnti Frore Systems, nýstárleg solid-state kælilausn byggð á piezoelectric MEMS, að fartölvur búnar MEMS virka kælikubba (AirJet) lausninni verði gefnar út snemma árs 2023, sem veita betri kæliafköst en hefðbundnar viftur en draga úr hávaða. AirJet kæliflís er lausn á kælivandamálinu sem takmarkar afköst CPU í fartölvum nútímans. Um er að ræða svokallaða „solid-state kælilausn“ sem hættir algjörlega við hefðbundnar viftukælingaraðferðir.

Að auki hafa Huawei og Harbin Institute of Technology sótt um einkaleyfi sem kallast "Diamond Chip". Þetta er skilvirkur hitaleiðni flís úr demantsefnum, sem getur leyst upphitunarvandamál hágæða flísar og opnað nýja leið til að bæta flísafköst.Demantur er kristal sem samanstendur af kolefnisþáttum, með framúrskarandi eðlis- og efnafræðilega eiginleika. Demantur, sem náttúrulegt steinefni, hefur framúrskarandi hitaleiðni. Með því að beita demant á hitaleiðni rafeindaflísa getur það bætt hitaleiðni skilvirkni þeirra verulega. Í samanburði við hefðbundin efni dregur það í raun úr vandamálum sem stafa af langvarandi háhitanotkun flísar.

Þrátt fyrir að hægt sé að nota einstakar lausnir í sumum forritum verða flestir markaðir að finna leiðir til að gera meira með minna fjármagni, sem þýðir að hafa meiri virkni á hvert watt. Kostnaður við þetta er mun hærri en fyrri lausnir.