Druk 3D otwiera nowe możliwości chłodzenia chipów AI

Wraz z rozwojem trendu miniaturyzacji urządzeń elektronicznych nasilił się także problem przegrzania. Aby sprostać temu wyzwaniu, ważniejsza niż kiedykolwiek jest poprawa wydajności rozpraszania ciepła poprzez ulepszenie konstrukcji grzejników. Szczególnie w obliczu szybkiego rozwoju technologii sztucznej inteligencji kwestia rozpraszania ciepła w chipach niepokoi branżę. Chip wielkości główki paznokcia jest w rzeczywistości źródłem ciepła o mocy 300 W. Ale w rzeczywistości chip jest już bardzo gorący, zanim osiągnie taki pobór mocy.

Miniaturyzacja i duża integracja chipów może prowadzić do znacznego wzrostu lokalnej gęstości strumienia ciepła. Poprawa mocy obliczeniowej i szybkości powoduje ogromne zużycie energii i wytwarzanie ciepła. Jednym z głównych czynników ograniczających rozwój chipów o dużej mocy obliczeniowej jest ich zdolność do odprowadzania ciepła. Ponad 55% awarii chipów wynika z braku możliwości przenoszenia ciepła lub wzrostu temperatury. Gdy temperatura chipa przekroczy 70 stopni, na każde 10 stopni wzrostu temperatury jego niezawodność spadnie o 50%.

Rola technologii druku 3D w dziedzinie wymiany ciepła stała się oczywista i może również odegrać rolę w rozwiązywaniu problemów z rozpraszaniem ciepła na poziomie chipa. Referent technologii druku 3D zauważył, że firma o nazwie ToffeeX wykorzystała samodzielnie opracowane oprogramowanie do zaprojektowania wymiennika ciepła chłodzącego procesor cieczą i wyprodukowała go przy użyciu technologii elektrochemicznego druku 3D, zmniejszając spadek ciśnienia radiatora o 60%. Proces elektrochemicznego wytwarzania addytywnego (ECAM) dokonał cudu w produkcji czystej miedzi – pozwala uzyskać wielkość woksela wynoszącą 33 mikrony, co stanowi niesamowitą rozdzielczość, i można go drukować przy użyciu tanich materiałów na bazie wody w temperaturze pokojowej.

Obecnie przemysł półprzewodników opiera się na płytach chłodzących i innych urządzeniach chłodzących wytwarzanych zwykle w procesach kucia lub toczenia. Procesy te ograniczają się do wytwarzania regularnych żeberek, które można wykonać tylko w jednym kierunku i są ograniczone pod względem kształtu geometrycznego, który może wypełnić te cechy. Produkcja addytywna poprzez osadzanie elektrochemiczne (ECAM) to zupełnie inna technologia druku 3D z metalu, która umożliwia wytwarzanie wysokiej jakości części o doskonałej rozdzielczości i oszczędności, a także umożliwia osiągnięcie skalowalnej produkcji na dużą skalę w wysokiej rozdzielczości.

Jednak oprócz wyzwań produkcyjnych ograniczona jest również powierzchnia i dostępna wydajność chłodzenia urządzeń do zarządzania ciepłem wytwarzanych tradycyjnymi metodami. Druk 3D nie tylko umożliwia zwiększenie powierzchni i chropowatości w celu lepszego odprowadzania ciepła, ale także umożliwia produkcję złożonych płyt i wymienników ciepła chłodzonych cieczą, znacznie poprawiając wydajność.