شرکت Fabric8Labs در کنفرانس Hot Chips از یک فناوری انقلابی رونمایی کرد که امکان پرینت سه‌بعدی ساختارهای مسی بسیار دقیق را به عنوان هیت‌سینک، مستقیماً بر روی سطح پردازنده‌ها فراهم می‌کند. این روش که «ساخت افزایشی الکتروشیمیایی» (ECAM) نام دارد، با حذف نیاز به خنک‌کننده‌های سنتی و پیچیدگی‌های سیستم‌های مایع، می‌تواند آینده طراحی حرارتی در دستگاه‌های الکترونیکی را متحول کند.
به گزارش خبرگزاری آنا؛ این فناوری در نگاه اول شبیه به پرینت سه‌بعدی رزینی عمل می‌کند، اما با یک تفاوت بنیادین و هوشمندانه. در پرینت رزینی، نور UV لایه‌های مایع رزین را جامد می‌کند. اما در روش ECAM، به جای نور و رزین، با الکتریسیته و یون‌های مس سر و کار داریم. این فرآیند در یک حمام الکترولیت حاوی یون‌های مس انجام می‌شود. با اعمال یک میدان الکتریکی کنترل‌شده، یون‌های مس به طور دقیق بر روی سطح مورد نظر رسوب کرده و لایه‌به‌لایه یک ساختار جامد مسی را شکل می‌ده دهند.
نکته کلیدی در این فرآیند، استفاده از یک نمایشگر OLED به عنوان الگو یا ماسک دیجیتال است. این نمایشگر با دقتی معادل پیکسل به پیکسل، مشخص می‌کند که میدان الکتریکی در کدام نقاط فعال شود. این دقت میکروسکوپی به مهندسان اجازه می‌دهد ساختارهای داخلی بسیار پیچیده‌ای مانند کانال‌های میکروسکوپی، دیواره‌های نازک و شبکه‌های متخلخل را خلق کنند که تولید آنها با روش‌های سنتی مانند ماشین‌کاری یا لحیم‌کاری مطلقاً غیرممکن است. این ساختار‌ها می‌توانند به صورت دستی طراحی شده یا با کمک هوش مصنوعی برای دستیابی به حداکثر سطح تماس و انتقال حرارت بهینه‌سازی شوند.
این فناوری دو مزیت بزرگ و تعیین‌کننده نسبت به راهکار‌های فعلی ارائه می‌دهد:
۱. در مقایسه با هیت‌سینک‌های مسی معمولی: خنک‌کننده‌های سنتی معمولاً از یک بلوک فلزی با پره‌هایی تشکیل شده‌اند که سطح محدودی برای تماس با هوا دارند. اما روش ECAM با ایجاد ساختارهای میکروسکوپی و پیچیده که شبیه به اسفنج یا مرجان دریایی هستند، سطح تماس مؤثر با هوا یا مایع را به طور چشمگیری (تا ۱۰ برابر) افزایش می‌دهد. این سطح تماس بیشتر به معنای انتقال حرارت بسیار سریع‌تر و کارآمدتر از سطح داغ تراشه به محیط اطراف است، درست مانند رادیاتور ماشینی که هرچه پره‌های بیشتری داشته باشد، موتور را بهتر خنک می‌کند.
۲. در مقایسه با خنک‌کننده‌های مایع (Liquid Cooling): اگرچه سیستم‌های خنک‌کننده مایع بسیار قدرتمند هستند، اما ذاتاً پیچیده و مستعد خرابی‌اند. این سیستم‌ها به اجزای مکانیکی متعددی مانند پمپ، لوله، رادیاتور و مایع خنک‌کننده نیاز دارند. هر یک از این قطعات یک نقطه شکست بالقوه است؛ پمپ ممکن است از کار بیفتد، لوله‌ها ممکن است نشت کنند و مایع خنک‌کننده به قطعات حساس الکترونیکی آسیب بزند. فناوری ECAM با حذف تمام این اجزا و ایجاد یک هیت‌سینک یکپارچه و جامد، پیچیدگی مکانیکی و ریسک نشت را به صفر می‌رساند. این ویژگی، آن را به راهکاری بسیار مطمئن‌تر و ایده‌آل برای کاربرد‌های حساس و دستگاه‌های جمع‌وجور تبدیل می‌کند.
اگرچه سیستم‌های خنک‌کننده مایع پیشرفته ممکن است همچنان برای سرور‌های بسیار قدرتمند در مراکز داده که صد‌ها وات حرارت تولید می‌کنند، گزینه بهتری باقی بمانند، اما فناوری ECAM پتانسیل عظیمی در دستگاه‌های الکترونیکی مصرفی و تجاری دارد. در محصولاتی مانند لپ‌تاپ‌های گیمینگ، کنسول‌های بازی، گوشی‌های هوشمند و تجهیزات شبکه که فضا بسیار محدود است و قابلیت اطمینان اهمیت بالایی دارد، این روش می‌تواند یک تغییردهنده بازی باشد. این تکنیک به طراحان اجازه می‌دهد تا بدون نگرانی از محدودیت‌های خنک‌کننده، پردازنده‌های قدرتمندتری را در دستگاه‌های کوچک‌تر و باریک‌تر به کار گیرند و مرز‌های عملکرد را جابجا کنند.
چالش بعدی برای Fabric8Labs، اثبات صرفه اقتصادی و مقیاس‌پذیری این فرآیند برای تولید انبوه خواهد بود. با این حال، پیامد‌های این فناوری فراتر از ساخت یک خنک‌کننده بهتر است. این یک تغییر پارادایم در فلسفه طراحی حرارتی است. به جای اتصال یک قطعه جداگانه برای خنک‌سازی، خودِ سیستم خنک‌کننده به بخشی جدایی‌ناپذیر از پکیج تراشه تبدیل می‌شود. این رویکرد می‌تواند راه را برای طراحی‌های پیشرفته‌تری مانند چیپ‌های سه‌بعدی، که در آن دفع حرارت از لایه‌های میانی یک مانع بزرگ است، هموار کند.
source