Per Indium verlöteter Heatspreader/Kühler schlägt Delidding und dann konventionelle Aftermarket-Lösungen wie Liquid Metal etc. doch deutlich. Die relevante thermische Kapazität steckt sowieso im Heatspreader.
Wasser braucht auch nicht lange zum kühlen, du hast nur dann ein Problem wenn du mangels passendem Equipment keine Microfins machen kannst sondern auf per CNC fräsbare grobe Kanäle beschränkt bist. Microfins auf einem auf minimale Dicke reduzierte Heatspreader und die dann direkt selektiv über den Hotspots gewinnt in jedem Fall.
Die klassischen Wasserkühler funktionieren ja nur deswegen so schlecht weil zu viel Kapazität zwischen den Microfins und dem Hotspot steckt, und die Leistung sich darüber auch schon auf Fläche verteilt. Entsprechend zu wenig Temperatur-Differenz zwischen Fins und Wasser, und entsprechend schlechter die Kühlleistung. Deswegen brauchst du dann ein viel größeres Microfin-Array für die benötigte Kühlleistung.
Dazu kommt dann noch das der verlötete Kühler keinen Anpressdruck braucht. Entsprechend kann der auch viel dünner gefertigt werden als ein Aftermarket-Kühler der immer eine Abwägung zwischen mechanischer Belastbarkeit und unerwünschter Kapazität erfordert.
ich weiß. Ich hatte auch für Automotive einige Experimente gemacht. Angefangen von Standardkühlung auf althergebrachte Weise über Wasserkühlung direkt am PCB und am Chip angelötet mittels Keramikkühler (wir haben halt 400 V und mehr in der Applikation). Also ja, der Teufel steckt im Detail. Das einfachste bleibt der Delidding Ansatz. Das komplexeste ist es den Kühler anzulöten.
Wie Bimer schon geschrieben hat, wenn die Kühlplatte dünner wird, wird es irgendwann instabil. Um aber die Wakü anzulöten, musst du auch den Chip erwärmen, damit das Lot sauber haften bleibt.
Ich weiß nicht welche Temperatur die CPU gerne sieht. Im Automobil arbeiten die Leistungshalbleiter mit bis zu 175 °C, die Controller aber eher mit 85 °C (spezifiziert bis 125 °C). Nicht umsonst gibt es das Templimit bei 105 °C oder drunter bei CPU und GPU.
Dazu kommt, dass das eher unter Vakuum gelötet werden muss, damit du keine Gas Einschlüsse hast bei solchen großen Flächen (> 1cm²). Dadurch ist der Chip in der Aufwärmphase mit dem Kühlkörper. Umso dicker der Kühlkörper desto länger hohe Temperatur nötig, umso kritischer für den Chip. Indium wird flüssig ab 156 °C.
Ich meine nicht, dass es ein schlechter Ansatz ist. Es ist auf jeden Fall sehr komplex und nicht einfach zu fertigen bzw. den Chip dafür auszulegen.
Und Wärmeübertragung -> Strömungslehre:
Thermische Prozesse sind in der Regel träge. Bei einem Versuch ist der Die innerhalb von 10 µs von 25 °C auf 225 °C hochgeschossen. Da ist die Temperatur erst quasi beim Lot angekommen und noch nicht bei den Finnen um abtransportiert zu werden. Klar, wären wir dünner, wäre die Temperatur schneller dort, da Silizium eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 163 W/mK hat. Reines Indium als Lot bremst den Prozess schon ab mit 86 W/mK und dann trifft es auf Wasser mit 0,55 W/mK hat. Das heißt, bis das Wasser effektiv Temperatur aufnehmen kann, ist der Die schon ziemlich warm. Daher wird eben die thermische Kapazität von anderen Werkstoffen benötigt wie z.B. ein Kupferblock in der Kette.
Ich fänds ja Mega, wenn das auch im Consumer-Regal Einzug hielte, aber das dürfte ein Wunschtraum bleiben…
