より持続可能な冷却のためのマイクロフルイディクスと電子機器の共同設計

熱管理は、エレクトロニクスの将来にとって最も重要な課題のXNUMXつです。 データ生成と通信速度が着実に増加し、産業用コンバータシステムのサイズとコストを削減したいという絶え間ない衝動により、電子機器の電力密度は増加しています。 その結果、エネルギーと水の消費量が膨大な冷却は環境への影響が大きくなり、より持続可能な方法で、つまり水とエネルギーの消費量を減らして熱を生成するには、新しいテクノロジーが必要です。 液体冷却をチップに直接埋め込むことは、より効率的な熱管理のための有望なアプローチです。 ただし、最新のアプローチを使用しても、電子機器と冷却は別々に扱われるため、組み込み冷却のエネルギー節約の可能性はすべて未使用のままです。

共同設計されたマイクロ流体冷却電気装置

ソース画像： 自然 585、 211–216 (2020)

ここで、研究者は、同じ半導体基板内でマイクロフルイディクスと電子機器を共同設計することにより、現在利用可能なものを超える効率で、モノリシックに統合された多様なマイクロチャネル冷却構造を生成できることを示しています。 彼らの結果は、1,7平方センチメートルあたり0,57キロワットを超える熱流は、10.000平方センチメートルあたりわずか1ワットのポンプ出力で放散できることを示しています。 彼らは、50平方センチメートルあたり16キロワットを超える熱流の単相水冷で前例のない成績係数（XNUMX以上）を観察しました。これは、真っ直ぐなマイクロチャネルと比較してXNUMX倍の増加に相当し、非常に高い平均ヌセルト数です。提案された冷却技術は、電子機器のさらなる小型化を可能にするはずであり、それによってムーアの法則が拡張され、電子機器の冷却におけるエネルギー消費が大幅に削減される可能性があります。 さらに、大きな外部ヒートシンクを排除することにより、このアプローチにより、単一チップに統合された非常にコンパクトな電力変換器の実装が可能になります。