Imec, o centro de pesquisa e inovação líder mundial em nanoeletrônica e tecnologia digital, anunciou hoje que demonstrou pela primeira vez uma solução baseada em impacto de baixo custo para chips de resfriamento em nível de pacote. Essa conquista é uma inovação importante para lidar com as demandas cada vez maiores de resfriamento de chips e sistemas 3D de alto desempenho.

Os sistemas eletrônicos de alto desempenho estão lidando com as crescentes demandas de resfriamento. As soluções convencionais realizam o resfriamento através da combinação de trocadores de calor que são ligados a dissipadores de calor que são então fixados na parte traseira do chip. Todos estão interconectados com materiais de interface térmica (TIM) que criam uma resistência térmica fixa que não pode ser superada pela introdução de soluções de resfriamento mais eficientes. O resfriamento direto na parte traseira do chip seria mais eficiente, mas as soluções atuais de microcanais de resfriamento direto criam um gradiente de temperatura na superfície do chip.

O resfriador de cavacos ideal é um resfriador baseado em impacto com saídas de refrigeração distribuídas. Ele coloca o líquido de resfriamento em contato direto com o chip e pulveriza o líquido perpendicularmente à superfície do chip. Isso garante que todo o líquido na superfície do chip tenha a mesma temperatura e reduz o tempo de contato entre o refrigerante e o chip. Contudo, os atuais resfriadores de impacto têm a desvantagem de serem à base de silício e, portanto, caros, ou que seus diâmetros de bico e processos de uso não são compatíveis com o fluxo do processo de embalagem de chips.

A Imec desenvolveu um novo resfriador de chip de impacto que usa polímeros em vez de silício, para obter uma fabricação econômica. Além disso, A solução da imec apresenta bicos de apenas 300 µm, feito por impressão 3D de estereolitografia de alta resolução. O uso da impressão 3D permite a personalização do design do padrão do bico para combinar com o mapa térmico e a fabricação de estruturas internas complexas. Além disso, A impressão 3D permite imprimir de forma eficiente toda a estrutura em uma parte, reduzindo o custo e o tempo de produção.

"Nosso novo refrigerador de chip de impacto é na verdade um 'chuveiro' impresso em 3D que borrifa o líquido de resfriamento diretamente no chip vazio, "esclarece Herman Oprins, engenheiro sênior do imec. "A prototipagem 3D melhorou em resolução, tornando-o disponível para a realização de sistemas microfluídicos, como nosso refrigerador de chip. A impressão 3D permite um design específico de aplicativo, em vez de usar um design padrão. "

O resfriador de impacto da Imec atinge uma alta eficiência de resfriamento, com um aumento de temperatura do chip de menos de 15 ° C por 100 W / cm2 para uma taxa de fluxo de refrigerante de 1 l / min. Além disso, apresenta uma queda de pressão tão baixa quanto 0,3 bar, graças ao design inteligente do cooler interno. Ele supera as soluções de resfriamento convencionais de referência, nas quais os materiais de interface térmica por si só já causam um aumento de temperatura de 20-50 ° C. Além de sua alta eficiência e sua fabricação econômica, A solução de resfriamento da imec é muito menor em comparação com as soluções existentes, combinando com a pegada do pacote de chips, permitindo a redução do pacote de chips e um resfriamento mais eficiente.