Изследователи от Технологичния институт в Джорджия интегрираха охлаждащи капиляри директно в силициевия кристал на FPGA матрица

Учени от Технологичния институт в Джорджия (Georgia Tech) демонстрираха метод за директно течно охлаждане на микросхеми, при който охлаждаща течност циркулира през микроканали, издълбани в самия силициев кристал. При експеримента температурата на чипа се е задържала на около 24 градуса по Целзий, докато при стандартно въздушно охлаждане същата схема се нагрявала до 60 градуса, съобщиха от института.

Традиционните метални радиатори отдавна са в центъра на инженерните търсения, тъй като прегряването може мигновено да повреди чипа, а според лабораторни данни всяко допълнително повишение от 10 градуса по Целзий почти удвоява риска за жизнения цикъл на компонента. Затова изследователите търсят начини топлината да се отвежда възможно най-близо до източника – транзисторите.

Как работи технологията

Екипът е използвал стандартна 28-нанометрова FPGA матрица на Altera, като е премахнал радиатора и горната метална част на корпуса. След това в горната повърхност на кристала са оформени микро-канали с диаметър около 100 микрона, а отворите им са изведени към портове за подаване на охлаждаща течност. Така топлината се отнема на разстояние от няколкостотин микрона от активните транзистори.

По време на демонстрацията през капилярите е преминавала дейонизирана вода с температура 20 градуса по Целзий и дебит 147 милилитра в минута. Температурата на чипа е останала в границите на 24 градуса. За сравнение, същата матрица с въздушно охлаждане се е нагрявала до 60 градуса.

Финансиране и перспективи

Проектът се финансира от DARPA – агенцията за перспективни изследователски проекти на Министерството на отбраната на САЩ. Военните проявяват засилен интерес към компактната и ефективна електроника, където отнемането на топлина е критично за надеждността и миниатюризацията.

Подобни разработки се водят и от IBM, но подходът на Georgia Tech се отличава с директното интегриране на охлаждащите канали в кристала, което позволява отвеждане на топлината непосредствено до транзисторите и намалява нуждата от обемни радиатори.