3D tisk přináší nové možnosti chlazení čipů AI

S rozvojem trendu miniaturizace elektronických zařízení se také zvýšil problém přehřívání. Abychom se vypořádali s touto výzvou, je důležitější než kdy jindy zlepšit výkon rozptylu tepla zlepšením konstrukce radiátoru. Zejména s rychlým rozvojem technologie AI trápí průmysl problém odvodu tepla čipů. Čip o velikosti čepice na nehty je ve skutečnosti 300 wattový zdroj tepla. Ale ve skutečnosti je čip již žhavý, než dosáhne této spotřeby energie.

Miniaturizace a vysoká integrace čipů může vést k výraznému zvýšení místní hustoty tepelného toku. Zlepšení výpočetního výkonu a rychlosti přináší obrovskou spotřebu energie a tvorbu tepla. Jedním z hlavních faktorů omezujících vývoj čipů s vysokým výpočetním výkonem je jejich schopnost odvádět teplo. Více než 55 % poruch čipu je způsobeno neschopností přenosu tepla nebo rostoucími teplotami. Když je teplota čipu nad 70 stupňů, s každým zvýšením teploty o 10 stupňů se jeho spolehlivost sníží o 50 %.

Role technologie 3D tisku v oblasti výměny tepla se ukázala jako zřejmá a může také hrát roli při řešení problémů s odvodem tepla na úrovni čipu. Reference technologie 3D tisku si všimla, že společnost jménem ToffeeX použila vlastní vyvinutý software k návrhu výměníku tepla pro chlazení kapalinou CPU a vyrobila jej pomocí technologie elektrochemického 3D tisku, čímž se snížil pokles tlaku chladiče o 60 %. Proces Electrochemical Additive Manufacturing (ECAM) vytvořil zázrak ve výrobě čisté mědi – dosahuje velikosti voxelu 33 mikronů, což je neuvěřitelné rozlišení, a lze jej tisknout pomocí levných materiálů na vodní bázi při pokojové teplotě.

V současné době se polovodičový průmysl spoléhá na chladicí desky a další chladicí zařízení obvykle vyráběná kováním nebo soustružením. Tyto procesy jsou omezeny na výrobu pravidelných žeber, která mohou být vyrobena pouze v jednom směru, a jsou omezeny v geometrickém tvaru, který může tyto znaky vyplnit. Elektrochemická depozice aditivní výroby (ECAM) je zcela odlišná technologie 3D tisku kovů, která dokáže vyrábět vysoce kvalitní díly s vynikajícím rozlišením prvků a hospodárností a může dosáhnout škálovatelné velkovýroby s vysokým rozlišením.

Kromě výrobních problémů je však omezená také povrchová plocha a dostupná chladicí kapacita zařízení tepelného managementu vyráběného tradičními způsoby. 3D tisk poskytuje nejen způsob, jak zvětšit povrch a drsnost pro lepší odvod tepla, ale také poskytuje cestu pro výrobu složitých kapalinou chlazených desek a výměníků tepla, což výrazně zlepšuje výkon.