Đại Học Tokyo Phát Triển Hệ Thống Làm Mát Chip Mới: Hiệu Suất Gấp 10 Lần Phương Pháp Truyền Thống
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Tokyo đã phát triển một giải pháp làm mát hoàn toàn mới sử dụng sự chuyển pha của nước để cải thiện hiệu suất tản nhiệt. Theo các báo cáo từ truyền thông nước ngoài, khi nước chuyển từ dạng lỏng sang khí (tức là sôi), nó hấp thụ năng lượng gấp bảy lần so với nước chỉ chảy qua, khiến nó hiệu quả hơn nhiều trong việc hấp thụ và giải phóng nhiệt so với các kỹ thuật làm mát bằng nước thông thường.
Tuy nhiên, do chất làm mát chảy qua các kênh mao dẫn siêu nhỏ được tích hợp trong chip, hơi nước thường gặp khó khăn khi di chuyển qua những khe hẹp này, làm giảm hiệu quả như kỳ vọng.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kênh vi lỏng 3D kết hợp giữa cấu trúc mao dẫn và lớp phân phối. Họ phát hiện ra rằng hình dạng của các kênh vi lỏng và phương pháp phân phối chất làm mát có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất nhiệt và lưu chất tổng thể. Thiết kế này cho phép dòng chảy ổn định và liên tục của cả nước và hơi nước, đạt được hệ số hiệu suất (COP) lên tới 100.000—cao gấp khoảng mười lần so với công nghệ làm mát bằng nước một pha truyền thống.
Các chuyên gia trong ngành lưu ý rằng việc quản lý nhiệt cho các thiết bị điện tử công suất cao là yếu tố then chốt cho sự phát triển của các công nghệ thế hệ tiếp theo. Thiết kế này có thể mở ra cơ hội mới để đạt được công suất làm mát cần thiết, đồng thời mang lại tiềm năng cho các hệ thống làm mát nhỏ gọn hơn, không cần đến các chất làm mát đắt tiền hoặc chuyên dụng.
Hơn nữa, công nghệ này có thể giải quyết các thách thức tản nhiệt trong lĩnh vực máy tính hiệu năng cao (HPC) và có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như: laser, cảm biến quang, đèn LED và hệ thống radar. Nó thậm chí còn có thể được ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Hệ thống này cũng có tiềm năng hoạt động thụ động, tận dụng đối lưu tự nhiên sinh ra trong quá trình chuyển pha của chất lỏng, loại bỏ nhu cầu sử dụng cơ chế bơm.
Khi các con chip ngày càng nhỏ và tạo ra nhiệt tập trung cao trong những khu vực siêu nhỏ, công nghệ làm mát cũng phải không ngừng đổi mới để bắt kịp với sự phát triển của ngành bán dẫn. Một số giải pháp làm mát chủ động mới đã có mặt trên thị trường, chẳng hạn như AirJet Mini Slim của Frore và động cơ làm mát ion của Ventiva.
