Innbyggt örflögukælitækni
Hvort sem það eru gagnaver, ofurtölvur eða fartölvur: mikill hiti sem myndast af flögum og öðrum hálfleiðarahlutum er eitt stærsta vandamál nútíma rafeindavara. Annars vegar takmarkar það frammistöðu og byggingarþéttleika íhluta. Á hinn bóginn eyðir kæliferlið sjálft mikilli orku sem nýtist í kæliviftur eða fljótandi kælidælur.
Til að leysa þetta vandamál hafa vísindamenn verið að rannsaka leiðir til að bæta skilvirkni hitaflutnings frá flísinni til kælivökvans. Til dæmis er málmur með betri hitaleiðni notaður sem snertiflötur milli kælikerfisins og flíssins. Hins vegar er skilvirkni allra aðferða í fortíðinni ekki mjög mikil og með því að bæta skilvirkni hitaleiðninnar hækkar flókið og framleiðslukostnaður hitaleiðnikerfisins einnig veldishraða.
Nú hafa svissneskir vísindamenn loksins fundið betri leið til að finna upp flís sem þarf ekki ytri kælingu. Örpíplurnar sem eru samþættar í hálfleiðaranum munu koma kælivökvanum beint í kringum smára, sem bætir ekki aðeins hitaleiðniáhrif flísarinnar til muna, heldur sparar einnig orku og gerir framtíðar rafeindavörur umhverfisvænni. Framleiðsla þessarar samþættu kælingar er ódýrari en fyrra ferli.
Meginreglan í þessari lausn er sú að í stað þess að kæla utan frá flísinni er flísin kæld beint að innan. Kælivökvinn rennur í gegnum örpíplurnar sem eru innbyggðar í hálfleiðaraefnið neðan frá, sem þýðir að hitinn sem myndast af smáranum sem varmagjafa mun dreifa beint. Örrásin er í beinni snertingu við smárana í flögunni, sem kemur á betri tengingu milli hitagjafans og kælirásarinnar. Þrívíddar greinar kælirásarinnar stuðla einnig að dreifingu kælivökva og draga úr þrýstingi sem þarf fyrir kælivökvaflæði.
Forprófun kælikerfisins sýnir að það getur dreift meira en 1,7 kW af hita á hvern fersentimetra og aðeins 0.57 wött af dæluafli á hvern fersentimetra. Þetta er umtalsvert minna en það afl sem þarf fyrir ytri ætingarkælirásir. „Kæligetan sem sést er yfir eitt kílóvatt á hvern fersentimetra, sem jafngildir 50 sinnum betri skilvirkni miðað við ytri hitaleiðni,“ sögðu rannsakendur.
Innbyggða örflögukælingin hefur annan kost: hún er ódýrari en kælibúnaðurinn sem bætt er við að utan. Vegna þess að hægt er að setja kælirásir og flísrásir beint inn í hálfleiðara í framleiðslu, er framleiðslukostnaðurinn lægri. Þessi innri kælda örflöga mun gera framtíðar rafeindavörur fyrirferðarmeiri og orkusparandi.
