ခေတ်သစ်ချစ်ပ်တွေ ဘာကြောင့်ပူနေတာလဲ

နာနိုစကေး ထရန်စစ္စတာများသည် ဂစ်ဂါဟတ်ဇ်နှုန်းဖြင့် ပြောင်းလဲသည်နှင့်အမျှ အီလက်ထရွန်များသည် ဆားကစ်များမှတစ်ဆင့် အလျင်စလိုပြေးဝင်ပြီး အပူအဖြစ် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးသည်—လက်တော့ပ် သို့မဟုတ် ဖုန်းတစ်လုံး မသက်မသာပူနွေးလာသည့်အခါ ခံစားရသည့် အပူနှင့် အတူတူပင်ဖြစ်သည်။ ထရန်စစ္စတာများကို ချစ်ပ်တစ်ခုပေါ်တွင် ပိုမိုထုပ်ပိုးခြင်းဖြင့် ထိုအပူကို ဖယ်ရှားရန် နေရာနည်းပါးစေသည်။ ဆီလီကွန်မှတစ်ဆင့် ညီညာစွာပျံ့နှံ့မည့်အစား အပူသည် ပတ်ဝန်းကျင်ဒေသများထက် ဆယ်ဒီဂရီပိုပူနိုင်သော ပူပြင်းသည့်နေရာများထဲသို့ စုပုံလာသည်။ ပျက်စီးမှုနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ဆုံးရှုံးမှုကို ရှောင်ရှားရန် စနစ်များသည် အပူချိန်မြင့်တက်လာသောအခါ CPU များနှင့် GPU များကို နှေးကွေးစေသည်။

အပူစိန်ခေါ်မှု၏ အတိုင်းအတာ

အရွယ်အစားသေးငယ်အောင်ပြုလုပ်ရန် အပြိုင်အဆိုင်စတင်ခဲ့ရာမှ အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းအားလုံးတွင် အပူနှင့်တိုက်ပွဲတစ်ခုဖြစ်လာခဲ့သည်။ ကွန်ပျူတာစနစ်တွင် စွမ်းဆောင်ရည်သည် ပါဝါသိပ်သည်းဆကို မြင့်မားစေရန် တွန်းအားပေးနေပါသည် (တစ်ဦးချင်းဆာဗာများသည် ကီလိုဝပ်ဆယ်ဂဏန်းခန့်အထိ အသုံးပြုနိုင်သည်)။ ဆက်သွယ်ရေးတွင် ဒစ်ဂျစ်တယ်နှင့် အန်နာလော့ဆားကစ်နှစ်ခုစလုံးသည် ပိုမိုအားကောင်းသော အချက်ပြမှုများနှင့် ပိုမိုမြန်ဆန်သောဒေတာအတွက် ပိုမိုမြင့်မားသော ထရန်စစ္စတာပါဝါကို လိုအပ်ပါသည်။ ပါဝါအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် ပိုမိုကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်သည် အပူချိန်ကန့်သတ်ချက်များကြောင့် တိုး၍တိုး၍ ကန့်သတ်ခံနေရပါသည်။

ကွဲပြားတဲ့ ဗျူဟာတစ်ခု- ချစ်ပ်အတွင်း အပူပျံ့နှံ့စေခြင်း

အပူကို စုစည်းစေမည့်အစား၊ အလားအလာကောင်းသော အကြံဥာဏ်တစ်ခုမှာပျော့ပျောင်းစေသည်ရေကူးကန်ထဲကို ရေနွေးတစ်ခွက်လောင်းထည့်သလိုမျိုး ချစ်ပ်ထဲမှာပဲ ရှိတယ်။ အပူထွက်လာတဲ့နေရာမှာပဲ ပျံ့နှံ့သွားရင် အပူဆုံးစက်ပစ္စည်းတွေက ပိုအေးနေမှာဖြစ်ပြီး ရိုးရာအအေးပေးစက်တွေ (အပူစုပ်စက်တွေ၊ ပန်ကာတွေ၊ အရည်ကွင်းဆက်တွေ) က ပိုထိရောက်စွာ အလုပ်လုပ်ပါတယ်။ ဒါကအပူစီးကူးမှုမြင့်မားသော၊ လျှပ်စစ်လျှပ်ကာပစ္စည်းတက်ကြွသော ထရန်စစ္စတာများမှ နာနိုမီတာများကို ၎င်းတို့၏ နူးညံ့သိမ်မွေ့သော ဂုဏ်သတ္တိများကို မထိခိုက်စေဘဲ ပေါင်းစပ်ထားသည်။ မမျှော်လင့်ထားသော ကိုယ်စားလှယ်လောင်းတစ်ဦးသည် ဤအစီအစဉ်နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။စိန်.

ဘာလို့ စိန်လဲ။

စိန်သည် လူသိများသော အကောင်းဆုံး အပူလျှပ်ကူးပစ္စည်းများထဲတွင် ပါဝင်သည် - ကြေးနီထက် အဆပေါင်းများစွာ မြင့်မားသည် - တစ်ချိန်တည်းမှာပင် လျှပ်စစ်လျှပ်ကာတစ်ခုလည်း ဖြစ်သည်။ ပေါင်းစပ်မှုမှာ ထူးဆန်းသည်- ရိုးရာကြီးထွားမှုနည်းလမ်းများသည် 900–1000 °C ဝန်းကျင် သို့မဟုတ် ထို့ထက်ပိုသော အပူချိန်များ လိုအပ်ပြီး ၎င်းသည် အဆင့်မြင့် ဆားကစ်များကို ပျက်စီးစေနိုင်သည်။ မကြာသေးမီက တိုးတက်မှုများက ပါးလွှာသောပေါ်လီခရစ္စတယ်လင်း စိန်ဖလင်များ (မိုက်ခရိုမီတာအနည်းငယ်သာထူသည်) ကို ကြီးထွားစေနိုင်သည်အပူချိန်များစွာနိမ့်ကျခြင်းပြီးစီးသော စက်ပစ္စည်းများအတွက် သင့်လျော်သည်။

ယနေ့ခေတ် အအေးပေးစက်များနှင့် ၎င်းတို့၏ ကန့်သတ်ချက်များ

Mainstream cooling သည် ပိုမိုကောင်းမွန်သော heat sinks၊ ပန်ကာများနှင့် interface ပစ္စည်းများအပေါ် အာရုံစိုက်သည်။ သုတေသီများသည် microfluidic liquid cooling၊ phase-change materials များနှင့် server များကို အပူစီးကူးနိုင်သော၊ လျှပ်စစ်လျှပ်ကာနိုင်သော အရည်များတွင် နှစ်မြှုပ်ခြင်းတို့ကိုပင် စူးစမ်းလေ့လာကြသည်။ ၎င်းတို့သည် အရေးကြီးသော အဆင့်များဖြစ်သော်လည်း ၎င်းတို့သည် ကြီးမားခြင်း၊ စျေးကြီးခြင်း သို့မဟုတ် ပေါ်ထွက်လာသော ထုတ်ကုန်များနှင့် ကိုက်ညီမှု ညံ့ဖျင်းခြင်း ဖြစ်နိုင်သည်။3D-stackedဆီလီကွန်အလွှာများစွာသည် “မိုးမျှော်တိုက်” ကဲ့သို့ ပြုမူသည့် ချစ်ပ်ဗိသုကာလက်ရာများဖြစ်သည်။ ထိုကဲ့သို့သော stack များတွင် အလွှာတိုင်းသည် အပူကို စွန့်ထုတ်ရမည်။ မဟုတ်ပါက အပူလွန်ကဲမှုများသည် အထဲတွင် ပိတ်မိနေမည်ဖြစ်သည်။

စက်ပစ္စည်းနဲ့ အလွယ်တကူ စိုက်ပျိုးနိုင်တဲ့ စိန်ကို ဘယ်လိုစိုက်ပျိုးမလဲ

တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲစိန်သည် အလွန်ထူးခြားသော အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း (≈2200–2400 W m⁻¹ K⁻¹၊ ကြေးနီထက် ခြောက်ဆခန့်) ရှိသည်။ ပြုလုပ်ရလွယ်ကူသော polycrystalline ဖလင်များသည် လုံလောက်သောအထူရှိသည့်အခါ ဤတန်ဖိုးများနှင့် နီးစပ်နိုင်ပြီး ပါးလွှာသည့်တိုင် ကြေးနီထက် သာလွန်နေဆဲဖြစ်သည်။ ရိုးရာဓာတုဗေဒအငွေ့စုပုံခြင်းသည် မီသိန်းနှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကို မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် ဓာတ်ပြုပြီး နောက်ပိုင်းတွင် ဖလင်အဖြစ် ပေါင်းစည်းကာ ဒေါင်လိုက်စိန် nanocolumns များကို ဖွဲ့စည်းပေးသည်။ ထိုအချိန်တွင် အလွှာသည် ထူထဲပြီး ဖိစီးမှုဒဏ်ခံရကာ အက်ကွဲလွယ်သည်။
အပူချိန်နိမ့်သော ကြီးထွားမှုသည် ကွဲပြားသော ချက်နည်းတစ်ခု လိုအပ်သည်။ အပူကို လျှော့ချရုံဖြင့် စိန်ကို လျှပ်ကာပေးမည့်အစား လျှပ်ကူးနိုင်သော မီးခိုးကို ရရှိစေပါသည်။အောက်ဆီဂျင်စိန်မဟုတ်သော ကာဗွန်ကို အဆက်မပြတ် ထွင်းထုပေးခြင်းဖြင့်~၄၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်တွင် ကြီးမားသော အစေ့အဆန် polycrystalline စိန်အဆင့်မြင့်ပေါင်းစပ်ဆားကစ်များနှင့် တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်သော အပူချိန်တစ်ခုဖြစ်သည်။ အရေးကြီးသည်မှာ လုပ်ငန်းစဉ်သည် အလျားလိုက်မျက်နှာပြင်များကိုသာမကဘေးနံရံများ၎င်းသည် မွေးရာပါ 3D စက်ပစ္စည်းများအတွက် အရေးပါပါသည်။

အပူနယ်နိမိတ်ခုခံမှု (TBR): ဖိုနွန်ပိတ်ဆို့မှု

အစိုင်အခဲများတွင် အပူကို သယ်ဆောင်သည်ဖိုနွန်များ(quantized lattice vibrations)။ ပစ္စည်းမျက်နှာပြင်များတွင် ဖိုနွန်များ ရောင်ပြန်ဟပ်ပြီး အပုံလိုက်စုပုံလာနိုင်ပြီး၊အပူနယ်နိမိတ်ခံနိုင်ရည် (TBR)အပူစီးဆင်းမှုကို တားဆီးပေးသည်။ Interface အင်ဂျင်နီယာသည် TBR ကို လျှော့ချရန် ကြိုးပမ်းသော်လည်း ရွေးချယ်မှုများသည် semiconductor လိုက်ဖက်ညီမှုကြောင့် ကန့်သတ်ထားသည်။ အချို့သော interfaces များတွင်၊ ရောနှောခြင်းသည် ပါးလွှာသောဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC)နှစ်ဖက်စလုံးရှိ ဖိုနွန်ရောင်စဉ်များကို ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ ကိုက်ညီစေသော အလွှာဖြစ်ပြီး “တံတား” အဖြစ် လုပ်ဆောင်ပြီး TBR ကို လျှော့ချပေးသောကြောင့် စက်ပစ္စည်းများမှ စိန်ထဲသို့ အပူလွှဲပြောင်းမှုကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေသည်။

စမ်းသပ်ခန်းတစ်ခု- GaN HEMTs (ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်း ထရန်စစ္စတာများ)

2D အီလက်ထရွန်ဓာတ်ငွေ့ရှိ ဂယ်လီယမ်နိုက်ထရိုက် ထိန်းချုပ်မှုလျှပ်စီးကြောင်းကို အခြေခံထားသည့် မြင့်မားသော အီလက်ထရွန်ရွေ့လျားနိုင်မှု ထရန်စစ္စတာများ (HEMT) သည် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်း၊ မြင့်မားသောပါဝါလည်ပတ်မှုအတွက် တန်ဖိုးထားခံရသည် (X-band ≈8–12 GHz နှင့် W-band ≈75–110 GHz အပါအဝင်)။ အပူသည် မျက်နှာပြင်အနီးတွင် အလွန်ထုတ်လုပ်သောကြောင့် ၎င်းတို့သည် မည်သည့်နေရာ၌မဆို အပူပျံ့နှံ့နေသောအလွှာ၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော စမ်းသပ်ကိရိယာတစ်ခုဖြစ်သည်။ ပါးလွှာသောစိန်သည် ကိရိယာကို ဖုံးအုပ်ထားသောအခါ—ဘေးနံရံများအပါအဝင်—ချန်နယ်အပူချိန်များ ကျဆင်းသွားသည်ကို တွေ့ရှိရသည်~၇၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်မြင့်မားသောပါဝါဖြင့် အပူ headroom တွင် သိသိသာသာတိုးတက်မှုများနှင့်အတူ။

CMOS နှင့် 3D stack များတွင် စိန်

အဆင့်မြင့်ကွန်ပျူတာပညာတွင်၊3D stackingပေါင်းစပ်သိပ်သည်းဆနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးမြင့်စေသော်လည်း ရိုးရာ၊ ပြင်ပအအေးပေးစက်များ အနည်းဆုံးထိရောက်သည့် အတွင်းပိုင်းအပူပိတ်ဆို့မှုများကို ဖန်တီးပေးသည်။ စိန်နှင့် ဆီလီကွန်ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် အကျိုးရှိသောအရာတစ်ခုကို ထပ်မံထုတ်လုပ်နိုင်သည်။SiC အကြားအလွှာအရည်အသွေးမြင့် thermal interface ကို ရရှိစေပါသည်။
အဆိုပြုထားတဲ့ ဗိသုကာလက်ရာတစ်ခုကတော့အပူ စင်: dielectric အတွင်းရှိ transistor များအထက်တွင် ထည့်သွင်းထားသော နာနိုမီတာပါးလွှာသော စိန်ချပ်များကို ချိတ်ဆက်ထားသည်ဒေါင်လိုက် အပူ via များ (“အပူတိုင်များ”)ကြေးနီ သို့မဟုတ် အပိုစိန်ဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည်။ ဤတိုင်များသည် ပြင်ပအအေးပေးစက်သို့ ရောက်ရှိသည်အထိ အလွှာတစ်ခုမှ တစ်ခုသို့ အပူကို ဖြတ်သန်းစေသည်။ လက်တွေ့ကျသော အလုပ်ပမာဏများဖြင့် သရုပ်ဖော်မှုများက ထိုကဲ့သို့သော တည်ဆောက်ပုံများသည် အမြင့်ဆုံးအပူချိန်ကို လျှော့ချနိုင်ကြောင်း ပြသသည်အဆမတန်အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိအယူအဆအထောက်အထားအစုအဝေးများတွင်။

ဘာတွေခက်ခဲနေသေးလဲ

အဓိကစိန်ခေါ်မှုများတွင် စိန်၏အပေါ်မျက်နှာပြင်ပြုလုပ်ခြင်းပါဝင်သည်။အက်တမ်အားဖြင့် ပြားချပ်ချပ်အပေါ်ယံချိတ်ဆက်မှုများနှင့် dielectrics များနှင့် ချောမွေ့စွာပေါင်းစပ်နိုင်စေရန်နှင့် သန့်စင်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်များအတွက် ပါးလွှာသောဖလင်များသည် အောက်ခံဆားကစ်ပတ်လမ်းကို ဖိစီးမှုမရှိဘဲ အလွန်ကောင်းမွန်သော အပူစီးကူးမှုကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။

အလားအလာ

ဒီချဉ်းကပ်မှုတွေ ဆက်လက်ရင့်ကျက်လာရင်ချစ်ပ်အတွင်း စိန်အပူပျံ့နှံ့ခြင်းCMOS၊ RF နှင့် power electronics များတွင် အပူချိန်ကန့်သတ်ချက်များကို သိသိသာသာ ဖြေလျှော့ပေးနိုင်ပြီး ပုံမှန်အပူချိန်ပြစ်ဒဏ်များမရှိဘဲ ပိုမိုမြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သောယုံကြည်စိတ်ချရမှုနှင့် ပိုမိုသိပ်သည်းသော 3D ပေါင်းစပ်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။