Imeco, il polo di ricerca e innovazione leader a livello mondiale nella nanoelettronica e nella tecnologia digitale, ha annunciato oggi di aver dimostrato per la prima volta una soluzione a basso costo basata sul conflitto per il raffreddamento dei chip a livello di package. Questo risultato è un'importante innovazione per affrontare le crescenti esigenze di raffreddamento di chip e sistemi 3D ad alte prestazioni.

I sistemi elettronici ad alte prestazioni stanno affrontando le crescenti esigenze di raffreddamento. Le soluzioni convenzionali realizzano il raffreddamento combinando scambiatori di calore che sono legati a diffusori di calore che vengono poi attaccati alla parte posteriore del chip. Questi sono tutti interconnessi con materiali di interfaccia termica (TIM) che creano una resistenza termica fissa che non può essere superata introducendo soluzioni di raffreddamento più efficienti. Il raffreddamento diretto sul retro del chip sarebbe più efficiente, ma le attuali soluzioni di microcanali a raffreddamento diretto creano un gradiente di temperatura sulla superficie del chip.

Il raffreddatore di trucioli ideale è un dispositivo di raffreddamento a impatto con uscite del refrigerante distribuite. Mette il liquido di raffreddamento a diretto contatto con il truciolo e spruzza il liquido perpendicolarmente alla superficie del truciolo. Ciò garantisce che tutto il liquido sulla superficie del truciolo abbia la stessa temperatura e riduce il tempo di contatto tra refrigerante e truciolo. Però, Gli attuali raffreddatori a impatto hanno l'inconveniente di essere a base di silicio e quindi costosi, o che i loro diametri degli ugelli e i processi di utilizzo non sono compatibili con il flusso del processo di confezionamento dei trucioli.

Imec ha sviluppato un nuovo chip cooler ad impatto che utilizza polimeri al posto del silicio, per ottenere una fabbricazione conveniente. Inoltre, La soluzione di imec prevede ugelli di soli 300µm, realizzato mediante stampa 3D stereolitografia ad alta risoluzione. L'uso della stampa 3D consente la personalizzazione del design del modello degli ugelli per adattarsi alla mappa termica e alla fabbricazione di strutture interne complesse. Inoltre, La stampa 3D consente di stampare in modo efficiente l'intera struttura in una parte, riducendo tempi e costi di produzione.

"Il nostro nuovo dispositivo di raffreddamento del chip a impatto è in realtà un "soffione" stampato in 3D che spruzza il liquido di raffreddamento direttamente sul chip nudo, " chiarisce Herman Oprins, ingegnere senior presso imec. "La prototipazione 3D è migliorata in termini di risoluzione, rendendolo disponibile per la realizzazione di sistemi microfluidici come il nostro chip cooler. La stampa 3D consente un design specifico per l'applicazione, invece di utilizzare un design standard."

Il dispositivo di raffreddamento ad urto di Imec raggiunge un'elevata efficienza di raffreddamento, con un aumento della temperatura del truciolo inferiore a 15°C per 100W/cm2 per una portata di refrigerante di 1 l/min. Inoltre, presenta una caduta di pressione fino a 0,3 bar, grazie al design intelligente del dispositivo di raffreddamento interno. Supera le soluzioni di raffreddamento convenzionali di riferimento in cui i materiali di interfaccia termica da soli causano già un aumento della temperatura di 20-50°C. Oltre alla sua elevata efficienza e alla sua fabbricazione economica, La soluzione di raffreddamento di imec è molto più piccola rispetto alle soluzioni esistenti, corrispondenza dell'ingombro del pacchetto di chip che consente la riduzione del pacchetto di chip e un raffreddamento più efficiente.