Investigadores del Instituto de Ciencias Industriales, la Universidad de Tokio, han logrado un aumento significativo del rendimiento para la tecnología de enfriamiento en electrónica de alta potencia, que podría ser fundamental para futuros dispositivos. Crédito: Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio
La miniaturización exponencial de los chips electrónicos con el tiempo, descrita por la ley de Moore, ha jugado un papel clave en nuestra era digital. Sin embargo, la potencia operativa de pequeños dispositivos electrónicos está significativamente limitado por la falta de tecnologías de enfriamiento avanzadas disponibles.
Con el objetivo de abordar este problema, un estudio publicado en Cell Reports Physical Science, dirigido por investigadores del Instituto de Ciencias Industriales, la Universidad de Tokio, describe un aumento significativo en el rendimiento para el enfriamiento de chips electrónicos.
Los métodos modernos más prometedores para el enfriamiento de chips implican el uso de microchannels incrustados directamente en el chip en sí. Estos canales permiten que el agua fluya, absorbe eficientemente y transfiriendo el calor de la fuente.
Sin embargo, la eficiencia de esta técnica está limitada por el calor sensible del agua. Esta cantidad se refiere a la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una sustancia sin inducir un cambio de fase. El calor latente del cambio de fase del agua, que es la energía térmica absorbida durante la ebullición o la evaporación, es alrededor de siete veces más grande que su calor sensible.
“Al explotar el calor latente del agua, se puede lograr un enfriamiento en dos fases, lo que resulta en una mejora significativa de la eficiencia en términos de disipación de calor”, explica Hongyuan Shi, autor principal del estudio.
Investigaciones anteriores han demostrado el potencial del enfriamiento de dos fases, al tiempo que destacan las complicaciones de esta técnica, principalmente debido a las dificultades para manejar el flujo de burbujas de vapor después del calentamiento. Maximizar la eficiencia de la transferencia de calor depende de una variedad de factores, incluida la geometría de los microcanales, la regulación del flujo de dos fases y la resistencia al flujo.
Este estudio describe un nuevo sistema de enfriamiento de agua que comprende estructuras tridimensionales de canales microfluídicos, utilizando una estructura capilar y una capa de distribución múltiple. Los investigadores diseñaron y fabricaron varias geometrías capilares y estudiaron sus propiedades en una gama de condiciones.
Se descubrió que tanto la geometría del microcanal, a través del cual fluye el refrigerante como los canales múltiples, que controlan la distribución del refrigerante, influyen en el rendimiento térmico e hidráulico del sistema.
La relación medida de salida de enfriamiento útil a la entrada de energía requerida, conocido como el coeficiente de rendimiento (COP), alcanzó hasta 105, que representa un avance notable sobre las técnicas de enfriamiento convencionales.
“La gestión térmica de dispositivos electrónicos de alta potencia es crucial para el desarrollo de la tecnología de próxima generación, y nuestro diseño puede abrir nuevas vías para lograr el enfriamiento requerido”, dice Masahiro Nomura, autor principal.
La electrónica de alto rendimiento depende de la tecnología de enfriamiento avanzada, y esta investigación podría ser clave para maximizar el rendimiento de los dispositivos futuros y lograr la neutralidad de carbono.
Más información: Hongyuan Shi et al, enfriamiento de chips con estructuras múltiples y capilares permiten 105 COP en sistemas de dos fases, Cell Reports Physical Science (2025). Doi: 10.1016/j.xcrp.2025.102520
Proporcionado por la Universidad de Tokio
Cita: una solución genial para chips calientes: tecnología avanzada de gestión térmica para dispositivos electrónicos (2025, 17 de abril) Recuperado el 17 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-cool-hot-hips-1s-thermal.html
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