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अधिक टिकाऊ शीतलन के लिए माइक्रोफ्लुइडिक्स के साथ इलेक्ट्रॉनिक्स का सह-डिजाइन

थर्मल प्रबंधन इलेक्ट्रॉनिक्स के भविष्य के लिए सबसे महत्वपूर्ण चुनौतियों में से एक है। लगातार बढ़ती डेटा पीढ़ी और संचार दर के साथ-साथ औद्योगिक कनवर्टर प्रणालियों के आकार और लागत को कम करने के लिए निरंतर आग्रह के साथ, इलेक्ट्रॉनिक्स की शक्ति घनत्व में वृद्धि हुई है। नतीजतन, इसकी विशाल ऊर्जा और पानी की खपत के साथ शीतलन, पर्यावरण पर कभी अधिक प्रभाव डाल रहा है, और कम पानी और ऊर्जा का उपयोग करके, अधिक टिकाऊ तरीके से गर्मी उत्पन्न करने के लिए नई तकनीकों की आवश्यकता है। चिप में सीधे तरल शीतलन को एम्बेड करना अधिक कुशल थर्मल प्रबंधन के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण है। हालांकि, यहां तक ​​कि सबसे आधुनिक दृष्टिकोणों के साथ, इलेक्ट्रॉनिक्स और कूलिंग को अलग-अलग व्यवहार किया जाता है, ताकि एम्बेडेड कूलिंग की पूर्ण ऊर्जा-बचत क्षमता अप्रयुक्त बनी रहे।

माइक्रोफ्लुइडली शांत विद्युत उपकरण को सह-डिज़ाइन किया गया

स्रोत छवि: प्रकृति 585, 211-216 (2020)

यहां, शोधकर्ता बताते हैं कि एक ही सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट के भीतर माइक्रोफ्लुइडिक्स और इलेक्ट्रॉनिक्स को सह-डिजाइन करके, वे एक दक्षता के साथ एक अखंड, विविध माइक्रोचैन कूलिंग संरचना का उत्पादन कर सकते हैं जो वर्तमान में उपलब्ध है। उनके परिणामों से पता चलता है कि प्रति वर्ग सेंटीमीटर में 1,7 किलोवाट से अधिक के ताप प्रवाह को केवल 0,57 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर के पंप उत्पादन के साथ विघटित किया जा सकता है। उन्होंने प्रदर्शन के एक अभूतपूर्व गुणांक (10.000 से अधिक) के लिए पानी के शीतलन के लिए चरण 1 सेंटीमीटर प्रति वर्ग सेंटीमीटर से अधिक के प्रवाह को देखा, जो सीधे सूक्ष्म चैनलों की तुलना में 50 गुना वृद्धि के साथ-साथ बहुत अधिक है औसत नूसेल्ट 16 की संख्या। प्रस्तावित शीतलन तकनीक को इलेक्ट्रॉनिक्स के एक और लघुकरण को सक्षम करना चाहिए, जिससे मूर के कानून को बढ़ाया जा सके और इलेक्ट्रॉनिक्स के शीतलन में ऊर्जा की खपत को बहुत कम किया जा सके। इसके अलावा, बड़े बाहरी गर्मी सिंक को समाप्त करके, इस दृष्टिकोण को एक एकल चिप पर एकीकृत बहुत कॉम्पैक्ट बिजली कन्वर्टर्स के कार्यान्वयन को सक्षम करना चाहिए।