מחקר מאוניברסיטת פקין מעלה את קירור השבבים בנוזל דיאלקטרי ל-1,570 ואט לסנטימטר רבוע
תעלות שנחרטו בתוך השבב מאפשרות לנוזל הקירור הלא-מוליך HFE-7100 לסלק ברתיחה הרבה יותר חום מתכנונים דיאלקטריים קודמים, שנותרו לעיתים קרובות מתחת ל-1,000 ואט לסנטימטר רבוע, כך מדווחים המחברים ב-Nature Electronics.
נקודות מרכזיות
- 1חוקרים מאוניברסיטת פקין מדווחים על קירור משובץ בשבב עם הנוזל הדיאלקטרי HFE-7100, המגיע לשטף חום קריטי של עד 1,570 ואט לסנטימטר רבוע.
- 2טכניקות קודמות עם נוזלי קירור דיאלקטריים הוגבלו לעיתים קרובות לפחות מ-1,000 ואט לסנטימטר רבוע, גם עם קירור מוקדם והפעלת לחץ מוקדמת, כך כותבים המחברים.
- 3סעפת אופקית-כלפי מעלה מזרימה נוזל דרך פתחי כניסה אופקיים ומאפשרת לאדים לצאת דרך פתחי יציאה אנכיים.
- 4לדברי המחברים, התכנון, המיוצר בטכנולוגיית מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS), ניתן לשילוב בתהליכי מוליכים למחצה סטנדרטיים.
- 5המאמר פורסם ב-Nature Electronics ב-7 באוקטובר 2026; הטקסט המלא נמצא מאחורי חומת תשלום.
הידיעה המלאה
חוקרים באוניברסיטת פקין תיארו תכנון של קירור משובץ בשבב המשתמש בנוזל קירור דיאלקטרי, כלומר נוזל שאינו מוליך חשמל, ומגיע לשטף חום קריטי של עד 1,570 ואט לסנטימטר רבוע. המאמר, שעבר ביקורת עמיתים, פורסם ב-Nature Electronics ב-7 באוקטובר 2026. נוזל הקירור הוא HFE-7100, והוא מסלק את החום באמצעות הפיכה לאדים, שיטה המכונה קירור דו-פאזי.
המחברים יוצאים מבעיה מוכרת: השבבים הולכים ונעשים קטנים וחזקים יותר, ולכן פינוי החום מהם חשוב יותר ויותר. בקירור משובץ, תעלות מיקרופלואידיות נחרטות ישירות במצע השבב, וכך הנוזל מגיע קרוב לנקודות החמות ביותר. לפי המאמר, גישה זו יכולה להתמודד עם שטפי חום של עד 3,000 ואט לסנטימטר רבוע כאשר נוזל הקירור הוא מים. מים סופגים ומוליכים חום היטב, אך הם גם מוליכים חשמל, ולכן על המתכננים להקפיד להימנע מקצרים חשמליים.
נוזלי קירור דיאלקטריים מבטלים את הסיכון החשמלי הזה, אך המחברים כותבים כי טכניקות קודמות שהשתמשו בהם הוגבלו לעיתים קרובות לפחות מ-1,000 ואט לסנטימטר רבוע, גם כאשר הנוזל קורר והועמד בלחץ מראש. התכנון שלהם מגיע ל-1,570 ואט לסנטימטר רבוע, לפי התקציר.
השיפור נובע ממה שהצוות מכנה סעפת אופקית-כלפי מעלה (horizontal-up manifold). הנוזל נכנס דרך פתחי כניסה אופקיים, מה שעוזר לנוזל קירור טרי לזרום בחזרה אל המשטח המחומם, והאדים יוצאים דרך פתחי יציאה אנכיים, כך שהם מפונים מהר יותר. ההתקן מיוצר בטכנולוגיית מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS), ולדברי המחברים משמעות הדבר היא שניתן לשלב אותו בתהליכי מוליכים למחצה סטנדרטיים ולהגדיל את היקפו עבור מוצרי אלקטרוניקה עתידיים. איורים המפורטים במאמר משווים את התכנון למבנה המסומן SPMC ולטכנולוגיות קירור דו-פאזי מייצגות אחרות, ועוסקים גם ביציבות התפעולית. המאמר המלא נמצא מאחורי חומת תשלום; דיווח זה מבוסס על התקציר ועל החלקים הגלויים לציבור בעמוד המאמר.
וויי שיאו וז'יהו וו תרמו לעבודה במידה שווה. באי סונג הגה את המחקר והוא המחבר המכותב, והוא הנחה אותו יחד עם וויי וואנג. המחברים רשומים תחת בית הספר למכניקה ולמדעי ההנדסה של אוניברסיטת פקין, בית הספר למעגלים משולבים שלה והמעבדה הלאומית המרכזית לטכנולוגיית ייצור מתקדמת במיקרו ובננו. המימון הגיע ממקורות ובהם הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, התוכנית הלאומית המרכזית למחקר ופיתוח של סין והקרן למדעי הטבע של בייג'ינג, והמחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים. המאמר התקבל ב-8 באוקטובר 2025 ואושר לפרסום ב-11 בספטמבר 2026. רשימת המקורות שלו כוללת מאמר משנת 2025 ב-Nature Electronics של כמה מאותם חוקרים, על מיקרו-תעלות עם סעפת משופרת בסילונים, המיועדות לשטפי חום של עד 3,000 ואט לסנטימטר רבוע.
למה זה חשוב
תכנונים משובצים בקירור מים יכולים לסלק יותר חום, אך מכיוון שמים מוליכים חשמל, על המתכננים להתגונן מפני קצרים חשמליים. נוזל קירור שאינו מוליך חשמל מונע את הסיכון הזה, והמאמר מדווח על תכנון דיאלקטרי שעובר את רף 1,000 הוואט לסנטימטר רבוע, שגישות קודמות נותרו לעיתים קרובות מתחתיו. מכיוון שהוא מיוצר בטכנולוגיית מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות, לדברי המחברים ניתן לשלבו בתהליכי מוליכים למחצה סטנדרטיים. עדיין מדובר בתוצאת מעבדה: החלק הגלוי לציבור במאמר אינו מדווח על בדיקות במעבדים מסחריים או במוצרים.
ציר זמן
· פורסם
נושאים#קירור שבבים#מיקרופלואידיקה#ניהול תרמי#מוליכים למחצה#אוניברסיטת פקין#Nature Electronics
מקורות
ידיעה זו מתבססת על המקורות הבאים. קראו אותם לקבלת ההקשר המלא.
