טכנולוגיית קירור קירור מוליכים למחצה
עם המרדף המתמשך אחר כוח המחשוב האנושי, יותר ויותר טרנזיסטורים מוכנסים לשבב המחשוב. הצפיפות של כל יחידת מחשוב הולכת וגדלה. במקביל, תדר גבוה יותר מביא גם מתח עבודה וצריכת חשמל גבוהים יותר לשבב. ניתן לחזות שבשנים הקרובות, נמשיך לשאוף לשיפור ביצועי המחשוב של השבב, מה שאומר שגם אנחנו צריכים לפתור ברציפות את בעיית פיזור החום של טמפרטורת השבב.
טכנולוגיית קירור קירור מוליכים למחצה המבוססת על עקרון ההשפעה התרמו-אלקטרית היא שיטת קירור חדשה עם יכולת שליטה גבוהה, שימוש פשוט ועלות נמוכה. נעשה בו שימוש בהדרגה בתחום פיזור החום.
אפקט טרמו-אלקטרי הוא המרה ישירה של מתח שנוצר על ידי הפרש טמפרטורה, ולהיפך. במילים פשוטות, מכשיר תרמו-אלקטרי, כאשר יש הפרש טמפרטורה בין שני הקצוות שלהם, הוא יפיק מתח, וכאשר מופעל עליו מתח, הוא יפיק גם הפרש טמפרטורה. ניתן להשתמש באפקט זה כדי ליצור אנרגיה חשמלית, למדוד טמפרטורה ולקרר או לחמם חפצים. מכיוון שכיוון החימום או הקירור תלוי במתח המופעל, מכשירים תרמו-אלקטריים הופכים את בקרת הטמפרטורה לקלה מאוד.
בהשוואה לקירור אוויר וקירור נוזלי מסורתיים, לקירור שבבי קירור מוליכים למחצה יש את היתרונות הבאים: 1 ניתן להפחית את הטמפרטורה מתחת לטמפרטורת החדר;
2. בקרת טמפרטורה מדויקת (באמצעות מעגל בקרת טמפרטורה בלולאה סגורה, הדיוק יכול להגיע ל- ± 0.1 מעלות );
3. אמינות גבוהה (רכיבי קירור הם מכשירים מוצקים ללא חלקים נעים, עם חיי שירות של יותר מ-200000 שעות ושיעור תקלות נמוך);
4. אין רעש עבודה.
אתגר קירור TE:
1. נכון להיום, מקדם הקירור של המוליך למחצה קטן, והאנרגיה הנצרכת במהלך הקירור גדולה בהרבה מיכולת הקירור. יחס צריכת האנרגיה של רדיאטור Tec נמוך מדי, ורדיאטור Tec אינו יכול להפוך לפתרון הקירור המרכזי בשלב זה.
2. כאשר להב הקירור TEC פועל, הוא זקוק לפיזור חום יעיל בקצה החם תוך קירור בקצה הקר. כלומר, אם מכשיר הקירור של TEC רוצה לבצע קירור ותפוקה בעוצמה גבוהה למעבד לצורך פיזור חום, יש צורך גם בפיזור רציף, מה שגורם לחוסר יכולת של טק בעוצמה גבוהה לעבוד באופן עצמאי.
3. הלחות באוויר קלה ליצור עיבוי בחלקים מתחת לטמפרטורת החדר אל מול סביבת הפרש הטמפרטורות הגדול המיוצרת על ידי tec. יש צורך לתכנן סביבת איטום מסוימת סביב המעבד כדי למנוע את הסיכון של עיבוי ונזק לרכיבי הלוח הראשי.
עם שיפור התהליך, צפיפות הטרנזיסטור גדלה, ושטח קוביות החבילה של ליבת המעבד הופך קטן יותר ויותר. על פי עקרון התרמודינמיקה, כאשר שטח הולכת החום קטן יותר, יש צורך בהפרש טמפרטורה גדול יותר כדי לשמור על ביצועי הולכת החום. צורת פיזור החום המסורתית עם הפרש טמפרטורה קטן יותר לא יכולה לפתור בעיה זו. גם אם צריכת החשמל של המעבד אינה גבוהה, הוא עדיין יצבור חום ברצינות, וכתוצאה מכך מגבלת תדר נמוכה מדי. ל-Tec יש באופן טבעי תכונה של הבדל טמפרטורה גדול (הטמפרטורה בקצה ספיגת החום יכולה להגיע בקלות ל-- 20 מעלות), מה שעשוי להיות הפתרון הטוב ביותר לפתרון הבעיה של שטח קטן והולכת חום גבוהה.
