Imec, el centro de investigación e innovación líder mundial en nanoelectrónica y tecnología digital, anunció hoy que ha demostrado por primera vez una solución de bajo costo basada en impacto para enfriar chips a nivel de paquete. Este logro es una innovación importante para hacer frente a las crecientes demandas de refrigeración de los chips y sistemas 3D de alto rendimiento.

Los sistemas electrónicos de alto rendimiento están haciendo frente a las crecientes demandas de refrigeración. Las soluciones convencionales logran el enfriamiento mediante la combinación de intercambiadores de calor que se adhieren a esparcidores de calor que luego se unen a la parte trasera del chip. Todos estos están interconectados con materiales de interfaz térmica (TIM) que crean una resistencia térmica fija que no se puede superar mediante la introducción de soluciones de refrigeración más eficientes. El enfriamiento directo en la parte posterior del chip sería más eficiente, pero las soluciones actuales de microcanales de enfriamiento directo crean un gradiente de temperatura a través de la superficie del chip.

El enfriador de virutas ideal es un enfriador de impacto con salidas de refrigerante distribuidas. Pone el líquido refrigerante en contacto directo con el chip y rocía el líquido perpendicular a la superficie del chip. Esto asegura que todo el líquido en la superficie de la viruta tenga la misma temperatura y reduce el tiempo de contacto entre el refrigerante y la viruta. Sin embargo, Los refrigeradores de impacto actuales tienen el inconveniente de que están basados ​​en silicio y, por lo tanto, son caros. o que sus diámetros de boquilla y procesos de uso no sean compatibles con el flujo del proceso de empaque de chips.

Imec ha desarrollado un nuevo enfriador de chips de impacto que utiliza polímeros en lugar de silicio, para lograr una fabricación rentable. Es más, La solución de imec incluye boquillas de solo 300 µm, hecho por impresión 3D de estereolitografía de alta resolución. El uso de la impresión 3D permite la personalización electrónica del diseño del patrón de la boquilla para que coincida con el mapa de calor y la fabricación de estructuras internas complejas. Es más, La impresión 3D permite imprimir de manera eficiente toda la estructura en una parte, reduciendo el costo y el tiempo de producción.

"Nuestro nuevo enfriador de chips de impacto es en realidad un 'cabezal de ducha' impreso en 3D que rocía el líquido de enfriamiento directamente sobre el chip desnudo, "aclara Herman Oprins, ingeniero senior en imec. "La creación de prototipos 3D ha mejorado en resolución, haciéndolo disponible para la realización de sistemas de microfluidos como nuestro enfriador de chips. La impresión 3D permite un diseño específico de la aplicación, en lugar de utilizar un diseño estándar ".

El enfriador de impacto de Imec logra una alta eficiencia de enfriamiento, con un aumento de temperatura de la viruta de menos de 15 ° C por 100W / cm2 para un caudal de refrigerante de 1 l / min. Es más, presenta una caída de presión de tan solo 0,3 bar, gracias al diseño inteligente del enfriador interno. Supera a las soluciones de refrigeración convencionales de referencia en las que los materiales de interfaz térmica por sí solos ya provocan un aumento de temperatura de 20 a 50 ° C. Además de su alta eficiencia y su fabricación rentable, La solución de enfriamiento de imec es mucho más pequeña en comparación con las soluciones existentes, hacer coincidir la huella del paquete de chips, lo que permite la reducción del paquete de chips y una refrigeración más eficiente.