Чем мощнее становятся процессоры, тем сильнее они нагреваются. Из-за перегрева производителям приходится ставить массивные радиаторы, вентиляторы и делать конструкцию устройств более сложной. Однако российские учёные из Института теплофизики имени С. С. Кутателадзе СО РАН предложили гибридный способ охлаждения, который может помочь делать компактную электронику мощнее, тоньше и дешевле.
Речь идёт о гибридном теплообменнике с водяным охлаждением. Его можно представить как тонкую герметичную медную пластину, которая прилегает к чипу и забирает у него лишнее тепло. Внутри этой пластины проходят микроканалы с водой. Обычно такой подход хорошо работает, но при экстремальном нагреве появляются паровые пробки и «сухие пятна» — участки, куда жидкость перестаёт нормально попадать. Из-за этого система охлаждения теряет эффективность.
Российские теплофизики предложили решить проблему с помощью гидрофильного слоя на стенках каналов. Он помогает воде ровно распределяться по поверхности и не даёт появляться сухим участкам. При этом вода внутри системы может кипеть — и это как раз полезно: когда жидкость превращается в пар, она забирает намного больше тепла, чем при обычном нагреве.
Но кипение создаёт другую сложность: в разных микроканалах может меняться давление, а пар начинает мешать нормальному движению воды. Чтобы этого избежать, учёные добавили микроструи. Жидкость подаётся через маленькие отверстия тонкими потоками, смывает пар и постоянно приносит свежую воду к самым горячим зонам процессора. Поэтому система и называется гибридной: микроканалы отводят тепло, а микроструи не дают чипу перегреться.
Такая разработка нужна для мощной компактной электроники, где всё больше тепла выделяется на очень маленькой площади. Если ее удастся внедрить в производство, ноутбуки, носимые устройства и другая техника смогут стать тоньше, мощнее и обходиться без громоздких радиаторов и вентиляторов. Похожую задачу пытаются решить Intel, Frore Systems и Microsoft.
