Erbyn hyn, mae'r gwres a gynhyrchir gan offer electronig trwchus yn ddefnydd drud o adnoddau. Er mwyn cadw'r system ar y tymheredd cywir ar gyfer y perfformiad cyfrifiadurol gorau posibl, mae'r system oeri yn yr Unol Daleithiau yn defnyddio cymaint o ynni a dŵr â holl drigolion Philadelphia. Yn awr, drwy integreiddio'r sianel oeri hylif yn uniongyrchol i'r sglodion lled-ddargludyddion, mae ymchwilwyr yn gobeithio lleihau'r golled hon o leiaf mewn offer electronig pŵer, gan ei gwneud yn llai, cost is, a defnydd llai o ynni.
Yn draddodiadol, mae dyfeisiau electronig a systemau rheoli thermol yn cael eu cynllunio a'u cynhyrchu ar wahân, meddai Elison Matioli, athro peirianneg drydanol yn Sefydliad Technoleg Ecole yn Ladefnyddinne, y Swistir. Mae hyn yn rhwystr sylfaenol i wella effeithlonrwydd oeri, oherwydd rhaid i wres deithio'n gymharol hir mewn deunyddiau lluosog i'w dileu. Er enghraifft, yn y proseswyr heddiw, mae siffonau deunydd thermol yn trosglwyddo gwres o'r sglodion i'r sinc gwres copr swmpus.
Er mwyn cael ateb mwy effeithlon o ran ynni, datblygodd Matioli a'i gydweithwyr broses cost isel sy'n rhoi'r rhwydwaith 3D o sianelau oeri microhylifegol yn uniongyrchol i'r sglodion lled-ddargludyddion. Gall hylif dynnu gwres yn well nag aer. Y syniad yw cadw'r micromedr oeri i ffwrdd o fannau poeth y sglodion.
Ond yn wahanol i'r dechnoleg oeri microhylifegol a adroddwyd yn flaenorol, dywedodd: "Rydym yn dylunio dyfeisiau electronig a systemau oeri o'r dechrau." Felly, mae'r microchannel wedi'i leoli islaw ardal weithredol pob dyfais drawsistor, lle mae ei thymheredd Yr uchaf, sy'n cynyddu'r perfformiad oeri 50 gwaith. Adroddwyd eu cysyniad dylunio cyffredin yn y cylchgrawn "Natur" diweddar.
Cynigiodd ymchwilwyr dechnoleg oeri micro-sianel mor gynnar â 1981, ac mae cwmnïau newydd fel Cooligy hefyd wedi bod yn mynd ar drywydd y cysyniad o broseswyr. Fodd bynnag, mae'r diwydiant lled-ddargludyddion yn symud o ddyfeisiau planar i ddyfeisiau tri dimensiwn, ac mae'n symud tuag at sglodion yn y dyfodol gyda strwythurau amlhaen, sy'n gwneud sianeli oeri'n anymarferol. "Nid yw'r math hwn o ateb oeri wedi'i wreiddio yn addas ar gyfer proseswyr a sglodion modern, megis CPUs," meddai Tiwei Wei, sy'n astudio atebion oeri electronig yng Nghanolfan Microelectroneg Interuniversity a KU Luuven yng Ngwlad Belg. "I'r gwrthwyneb, mae'r math hwn o dechnoleg oeri yn gwneud y mwyaf o synnwyr ar gyfer electroneg pŵer," meddai.
Mae cylchedau electronig pŵer yn rheoli ac yn trosi ynni trydanol, a ddefnyddir yn eang mewn meysydd fel cyfrifiaduron, canolwyr data, paneli solar, a cherbydau trydan. Roeddent yn defnyddio dyfeisiau ar wahân ardal fawr a wnaed o led-ddargludyddion band eang fel nitride galiwm. Mae dwysedd pŵer y dyfeisiau hyn wedi codi'n sydyn yn ystod yr ychydig flynyddoedd diwethaf, sy'n golygu bod yn rhaid eu "bachu â sinc gwres enfawr," meddai Matoli.
Yn ddiweddar, mae modiwlau electronig pŵer wedi troi at oeri hylif, boed hynny drwy blatiau oer neu systemau oeri micro-sianel. Fodd bynnag, hyd yma, mae'r holl systemau oeri micro-sianel wedi'u cynhyrchu ar wahân ac yna'u cyfuno â sglodion. Mae'r haen bondio yn cynyddu ymwrthedd i wres, ac nid yw'r sianel a'r ddyfais gylched wedi'u halinio'n agos.
"Aethom ag ef i'r lefel nesaf," meddai Matoli, drwy offer gweithgynhyrchu a sianelau oeri yn yr un sglodion. Roeddent yn ysgythru craciau micron-eang yn yr haen nitride galiwm wedi'u gorchuddio ar yr is-set silicon. Mae'r slit yn 30μm o hyd a 115μm yn ddwfn. Gan ddefnyddio technoleg ysgythru nwy arbennig, maent yn ehangu'r bwlch ar yr is-set silicon i ffurfio sianel y mae'r oeri hylif yn pasio drwyddi.
Yna, defnyddiodd yr ymchwilwyr gopr i selio'r agoriadau bach yn yr haen nitride galiwm a dyfeisiau ffug arno. Dywedodd: "Dim ond microchannelau sydd gennym mewn rhannau bach iawn o'r wafer, ac mae'r microschannelau hyn mewn cysylltiad â phob trawsistor. Mae hyn yn gwneud y dechnoleg hon yn fwy effeithiol oherwydd gallwn echdynnu llawer o wres o'r cyffiniau, ond mae'r pwmpio a ddefnyddiwn Y pŵer yn fach iawn."
Fel arddangosiad, gwnaeth yr ymchwilwyr gylched rectifier AC-DC yn cynnwys pedwar diod Schottky. Gall pob diod ymdrin â 1.2kV. Fel arfer, mae cylched fel hyn yn gofyn am sinc gwres maint ffibr. Ond mae'r sglodion cylched wedi'u hintegreiddio â'r system oeri hylif wedi'u gosod ar fwrdd cylched printiedig maint gyriant fflach USB. Mae'r bwrdd cylched yn cynnwys tair haen gyda sianeli wedi'u hysgythru arno i ddarparu'r hylif oeri i'r sglodion.
Mae'r arddangosfa'n dangos y gellir oeri mannau poeth gyda dwysedd pŵer o fwy na 1700 W/cm² gan bŵer pwmpio 0.57 W/cm² yn unig. O'i gymharu â'r oeri sianel microhylifegol a adroddwyd yn flaenorol, mae'r perfformiad yn gwella 50 gwaith.
Meddai Wei, "Dylid astudio dibynadwyedd ffilm nitride galiwm a haen selio copr dros amser. Ond mae'r ateb oeri arloesol hwn yn gam tuag at "system oeri electronig pŵer arbed ynni cost isel, ultra-compact ac arbed ynni." Cam mawr ymlaen."