آزمایش نوآوری‌های خنک‌سازی تجهیزات الکترونیکی با استفاده از تراشه‌ای تازه‌وارد
به دنبال افزایش تقاضا برای سیستم‌های میکروالکترونیک قوی‌تر و کارآمدتر صنعت به سمت یکپارچه‌سازی سه‌بعدی حرکت کرده است که به معنای قرار دادن تراشه‌ها روی یکدیگر می‌باشد. این ساختار لایه‌ای عمودی می‌تواند پردازنده‌های با کارآیی بالا مانند پردازنده‌های مورد استفاده در حوزه هوش مصنوعی را قادر سازد تا به همراه سایر تراشه‌های تخصصی در زمینه‌های ارتباطات یا تصویربرداری عمل کنند؛ اما متخصصان فناوری در سرتاسر دنیا با چالش بزرگی مواجه هستند. این چالش جلوگیری از گرم شدن بیش از حد این تراشه‌هاست. به گفته «آزمایشگاه لینکلن» دانشگاه «ام‌آی‌تی»(MIT) یک تراشه تخصصی را برای آزمایش و اعتبارسنجی استراتژی‌های خنک‌کننده تراشه‌ها طراحی کرده است. این تراشه با شبیه‌سازی تراشه‌های کارآمد توان بسیار بالایی را به کار می‌گیرد تا از طریق لایه سیلیکون و در نقاط داغ موضعی گرما تولید کند. سپس با بهره‌گیری از فناوری‌های خنک‌کننده تراشه تغییرات دما را اندازه‌گیری می‌کند. زمانی که این تراشه در یک مجموعه قرار می‌گیرد به محققان این امکان را می‌دهد که نحوه حرکت گرما را از لایه‌ها تحلیل کرده و پیشرفت‌های خود را در خنک نگه داشتن آن‌ها بررسی کنند. «چنسون چن»(Chenson Chen) که به همراه «رایان کیچ»(Ryan Keech) از گروه مواد پیشرفته و میکروسیستم‌ها در آزمایشگاه لینکلن مسئول توسعه این تراشه بوده است اظهار داشت: اگر فقط یک تراشه داشته باشید می‌توانید آن را از بالا یا پایین خنک کنید اما اگر چندین تراشه را روی هم بچینید گرما راهی برای فرار نخواهد داشت. در حال حاضر هیچ روش خنک‌کننده‌ای وجود ندارد که به صنعت کمک کند تا چندین تراشه با عملکرد بالا را به صورت عمودی قرار دهد. این تراشه معیار در حال حاضر در «آزمایشگاه‌های اچ‌آرال»(HRL Laboratories) متعلق به شرکت‌های «بوئینگ»(Boeing) و «جنرال موتورز»(General Motors) مورد استفاده قرار می‌گیرد زیرا آن‌ها در حال طراحی سیستم‌های خنک‌کننده برای «سیستم‌های سه‌بعدی یکپارچه ناهمگن»(3DHI) هستند. منظور از یکپارچه‌سازی ناهمگن چیدمان تراشه‌های سیلیکونی در کنار تراشه‌های غیر سیلیکونی مانند نیمه‌رساناهای III-V است که در سیستم‌های فرکانس رادیویی کاربرد دارند. کیچ گفت: اجزای سیستم فرکانس رادیویی می‌توانند به شدت داغ شوند و با توان‌های بسیار بالا عمل کنند. این موضوع پیچیدگی‌های اضافی را به ترکیب سه‌بعدی اضافه می‌کند. بنابراین داشتن این قابلیت آزمایش بسیار ضروری است. این تراشه دو عملکرد اصلی دارد: تولید گرما و سنجش دما. محققان برای تولید گرما مدارهایی طراحی کرده‌اند که می‌توانند با توان بسیار بالا در محدوده کیلووات بر سانتی‌متر مربع کار کنند و عملکرد آن‌ها با تقاضای توان پیش‌بینی‌شده تراشه‌های کارآمد امروز و آینده قابل مقایسه است. پژوهشگران طراحی مدارها را در این تراشه‌ها تکرار کردند و به تراشه آزمایشی اجازه دادند تا به عنوان یک نمونه واقعی عمل کند. در دهه ۲۰۰۰ چن به آزمایشگاه کمک کرد تا در ساخت مدارهای مجتمع دولایه و سه‌لایه پیشگام باشد و به توسعه نمونه اولیه یکپارچه‌سازی سه‌بعدی بپردازد. چن که سال‌ها تجربه در زمینه یکپارچه‌سازی پیچیده و طراحی تراشه دارد گفت: ما فناوری سیلیکونی موجود خود را اساساً برای طراحی گرم‌کننده‌هایی در مقیاس تراشه تطبیق داده‌ایم. چن و کیچ و متخصصان آزمایشگاه لینکلن در حال حاضر با پژوهشگران آزمایشگاه‌های اچ‌آرال همکاری می‌کنند تا تراشه را با فناوری‌های خنک‌کننده جدید ترکیب کنند و این فناوری‌ها را در یک مجموعه 3DHI ادغام نمایند که می‌تواند قدرت سیگنال فرکانس رادیویی را افزایش دهد. «کریستوفر روپر»(Christopher Roper) پژوهشگر ارشد آزمایشگاه‌های اچ‌آرال در یک بیانیه مطبوعاتی عنوان کرد: ما باید گرمای معادل ۱۹۰ پردازنده مرکزی لپ‌تاپ را خنک کنیم که در اندازه یک پردازنده مرکزی ارائه می‌شوند. به گفته کیچ ارائه جدول زمانی سریع برای تولید تراشه یک چالش بود که با همکاری گروهی در تمامی مراحل طراحی ساخت آزمایش و ادغام ناهمگن سه‌بعدی حل شد. وی افزود: ساختارهای انباشته مرز بعدی میکروالکترونیک به شمار می‌روند. انتهای پیام به نقل از tgju
انتهای پیام/