Университет Ватерлоо: капля хладагента снизила температуру горячей точки модели чипа до 17 °C за 15 с

Исследователи Университета Ватерлоо разрабатывают гибридную систему охлаждения для дата-центров, которая борется с горячими точками на чипах одной каплей кипящего хладагента, сообщает miragenews.com. В лабораторных испытаниях одна капля снизила температуру горячей точки модели чипа до 17 °C за 15 секунд miragenews.commiragenews.commiragenews.comОткрыть источник ↗. По данным авторов, это в несколько раз быстрее обычной иммерсии.

Как устроено гибридное иммерсионное охлаждение

Концепция объединяет общее иммерсионное охлаждение в недорогой деионизированной воде и точечное охлаждение особенно горячих участков каплями дорогого хладагента. «Вода отлично справляется с постоянным, обычным теплом, а капли берут на себя внезапные всплески», — сказал профессор машиностроения и мехатроники Ватерлоо доктор Сушанта Митра.

В зависимости от нагрузки небольшие области чипа могут за секунды нагреваться заметно сильнее остальных. Из-за этого они замедляются, быстрее стареют и теряют надёжность, а хладагент, который просто обтекает чип, реагирует слишком медленно. Команда выбрала хладагент для электроники с гораздо более низкой температурой кипения, чем у воды. Он также тяжелее воды, поэтому не смешивается с ней и остаётся на месте на горячей точке.

Капсулированные капли и возможные применения

В команду входили постдок доктор Тянь-Юй Чжан и аспирант Арнав Банерджи. Они развили прежнюю работу по заключению одной жидкости в тонкую оболочку из другой miragenews.commiragenews.commiragenews.comОткрыть источник ↗. Капли хладагента окружены тонкой оболочкой из силиконового масла. Добавление в покрытие мельчайших теплопроводящих керамических частиц помогает регулировать скорость кипения капель.

Митра объяснил механизм: кипение поглощает много тепла, а поднимающиеся пузырьки перемешивают окружающую воду, и она быстрее уносит тепло. По его словам, система даёт эффект кипения только там и тогда, где и когда он нужен.

Исследователи видят два варианта работы системы. В первом капли хладагента циркулируют в воде и срабатывают, попадая на горячие точки. Во втором капли подаются прямо на горячие точки, обнаруженные датчиками. Авторы называют и возможные применения в электромобилях, батареях, мощных лазерах и светодиодном освещении.

Результаты получены в лабораторных испытаниях на модели чипа, погружённой в бак с водой. Исследование опубликовано онлайн в Journal of Colloid and Interface Science miragenews.commiragenews.commiragenews.comОткрыть источник ↗.