שבבי קירור, העתיד של מכשירי מחשוב קלים

אחד הגורמים העיקריים המגבילים את הפיתוח של שבבי הספק מחשוב גבוה הוא יכולת פיזור החום שלהם. נושא פיזור חום השבבים תמיד הטרידה את התעשייה. שבב בגודל של כובע מסמר הוא למעשה מקור חום של 300 וואט, אבל במציאות, השבב כבר לוהט כשהוא הרבה מתחת לצריכת החשמל הזו. המזעור והאינטגרציה הגבוהה של שבבים יכולים להוביל לעלייה משמעותית בצפיפות שטף החום המקומי. השיפור בכוח ומהירות המחשוב מביא לצריכת חשמל עצומה ויצירת חום.

דו"ח שפרסמה TSMC מראה שבעתיד, לכמה "שבבים גדולים" עם שטח גדול מ-500 מ"מ רבוע עשויה להיות צריכת חשמל בתכנון יעד של למעלה מ-2000 וואט. למרות הירידה המתמשכת בגודל תהליך השבב, צפיפות ההספק עולה כל הזמן . ברגע שתהליך המוליכים למחצה נכנס ל-2nm, מספר הטרנזיסטורים וכוח המחשוב של השבב יגדל באופן טבעי באופן משמעותי. הגידול המהיר בכוח המחשוב בינה מלאכותית ימשיך להציב אתגרים משמעותיים לקירור וקירור שבבי הספק גבוה במיוחד. נכון לעכשיו, כל תעשיית שבבי האלקטרוניקה הצרכנית נכנסה למעשה למעגל קסמים של "שיפור משמעותי בביצועים וצריכת חשמל עלייה מהירה", המראה מגמה של "החלפת צריכת חשמל בביצועים".

לאחרונה, Frore Systems, פתרון קירור מוצק חדשני המבוסס על MEMS פיזואלקטרי, הודיעה כי מחשבים ניידים המצוידים בפתרון ה-MEMS האקטיבי הקירור שלה (AirJet) ישוחררו בתחילת 2023, ויספקו ביצועי קירור טובים יותר מאשר מאווררים מסורתיים תוך הפחתת רעש. שבב קירור AirJet הוא פתרון לבעיית הקירור המגבילה את ביצועי המעבד במחשבים הניידים של היום. זהו מה שנקרא "פתרון קירור במצב מוצק" אשר נוטש לחלוטין את שיטות קירור המאוורר המסורתיות.

בנוסף, Huawei והמכון הטכנולוגי של חרבין הגישו במשותף בקשה לפטנט בשם "שבב יהלום". זהו שבב פיזור חום יעיל מחומרי יהלום, שיכול לפתור את בעיית החימום של שבבים בעלי ביצועים גבוהים ולפתוח דרך חדשה לשיפור ביצועי השבב. היהלום הוא גביש המורכב מיסודות פחמן, בעל תכונות פיזיקליות וכימיות מצוינות. ליהלום, כמינרל טבעי, יש מוליכות תרמית מעולה. יישום יהלום לפיזור החום של שבבים אלקטרוניים יכול לשפר משמעותית את יעילות פיזור החום שלהם. בהשוואה לחומרים מסורתיים, זה מקל ביעילות על הבעיות הנגרמות כתוצאה מפעולה ארוכת טווח בטמפרטורה גבוהה של שבבים.

למרות שניתן להשתמש בפתרונות ייחודיים ביישומים מסוימים, רוב השווקים חייבים למצוא דרכים לעשות יותר עם פחות משאבים, מה שאומר שיש להם יותר פונקציונליות לוואט. העלות הכרוכה בכך גבוהה בהרבה מפתרונות קודמים.