Лазерный мир

На машиностроительном факультете Бингемтонского университета (штат Нью-Йорк) разработана производственная технология, позволяющая снизить температуру работающей электроники на 10 градусов.

Участвовавших в разработке доцент Скотт Шиффрес (Scott Schiffres) отметил, что кажущееся незначительным такое снижение температуры улучшит эффективность расходования энергии в датацентрах на 5 процентов. В масштабах всей индустрии это будет означать ежегодную экономию 438 млн долл. и сокращение выброса углекислого газа на 1,7 млн тонн. А благодаря снижению вероятности теплового повреждения схем, электронные свалки не досчитаются 10 млн метрических тонн отходов.

Сегодня для охлаждения электронных компонентов применяются радиаторы, приклеиваемые к корпусу микросхемы интерфейсным материалом, таким как термопаста. Именно этот интерфейсный слой, создающий помехи тепловому потоку, и предложили полностью устранить инженеры из Бингемптона. С помощью лазера они избирательно расплавляли металл радиатора и наносили его напрямую на кремний центрального или графического процессора.

«Мы планируем печатать микроканалы на самом чипе, формируя спирали или лабиринты, чтобы хладагент мог бы доставляться непосредственно на чип», — рассказал Шиффрес.

Эта методика была подвергнута жесткому испытанию надёжности: по созданным микроканалам циркулировал охладитель с перепадом температур от 130 до –40 °C. За неделю непрерывного тестирования не было обнаружено дефектов и система функционировала без сбоев.

В качестве материала для печати микроканалов авторы использовали легкоплавкий сплав олова серебра и титана. В отличие от большинства металлов и сплавов он образует с кремнием надёжное сцепление — роль клея играет тончайшая (в тысячу раз тоньше человеческого волоса) прослойка силицида титана. Под воздействием лазера такая силицидная прослойка образуется за микросекунды — то есть достаточно быстро для задач аддитивного производства.

Новая методика прямой печати на кремний таким образом позволяет устранить с пути теплового потока крышку корпуса чипа и два интерфейсных слоя.

Авторы защитили своё изобретение патентной заявкой и опубликовали статью в журнале Additive Manufacturing.

Источник: https://ko.com.ua/lazernaya_pechat_nashla_primenenie_dlya_ohlazhdeniya_chipov_126975