冷却チップ、軽量コンピューティング デバイスの未来

高い計算能力のチップの開発を制限する主な要因の 1 つは、その放熱能力です。チップの熱放散の問題は常に業界を悩ませてきました。ネイルキャップほどの大きさのチップは、実際には 300 ワットの熱源になりますが、実際には、この消費電力をはるかに下回っているときに、チップはすでに灼熱の熱を持っています。チップの小型化と高集積化により、局所的な熱流束密度が大幅に増加する可能性があります。計算能力と速度の向上は、膨大な電力消費と発熱をもたらします。

TSMCが発表したレポートによると、将来的には、面積が500平方ミリメートルを超える一部の「大型チップ」の目標設計消費電力が2000ワットを超える可能性があることが示されています。チップのプロセスサイズは継続的に縮小しているにもかかわらず、電力密度は常に増加しています。 。半導体プロセスが2nmに入ると、チップのトランジスタ数と計算能力は当然大幅に増加します。 AI コンピューティング能力の急速な増加は、超高出力チップの冷却と冷却に大きな課題をもたらし続けるでしょう。現在、家電チップ業界全体が実際に「性能の大幅な向上と消費電力の急増」という悪循環に入り、「消費電力を性能に置き換える」傾向が見られる。

最近、圧電 MEMS に基づく革新的なソリッドステート冷却ソリューションである Flore Systems は、騒音を低減しながら従来のファンより優れた冷却性能を提供する、MEMS アクティブ冷却チップ (AirJet) ソリューションを搭載したラップトップを 2023 年初頭にリリースすると発表しました。 AirJet 冷却チップは、今日のラップトップの CPU パフォーマンスを制限する冷却問題の解決策です。これは、従来のファンによる冷却方法を完全に放棄した、いわゆる「ソリッドステート冷却ソリューション」です。

さらに、ファーウェイとハルビン工業大学は「ダイヤモンドチップ」と呼ばれる特許を共同出願している。これはダイヤモンド材料で作られた効率的な放熱チップであり、高性能チップの発熱問題を解決し、チップの性能向上への新たな道を切り開くことができます。ダイヤモンドは炭素元素で構成された結晶であり、優れた物理的および化学的特性を持っています。天然鉱物であるダイヤモンドは熱伝導性に優れており、電子チップの放熱にダイヤモンドを適用することで放熱効率が大幅に向上します。従来の材料と比較して、チップの長期高温動作によって引き起こされる問題を効果的に軽減します。

一部のアプリケーションでは独自のソリューションを使用できますが、ほとんどの市場では、より少ないリソースでより多くのことを実行する方法、つまりワットあたりの機能を増やす方法を見つける必要があります。これに関連するコストは、以前のソリューションよりもはるかに高くなります。