전자 칩의 성능을 높이기 위한 노력에서, 생성되는 열을 효율적으로 방출하는 것이 지속적인 도전 과제임.
유망한 해결책 중 하나로, 연구자들은 이제 생체 모방 기술에 주목하고 있으며, 자연에서 영감을 받아 AI 데이터 센터를 혁신할 수 있는 기술을 개발하고 있음.
중국 과학기술대학교의 예홍 교수팀이 개발한 혁신적인 생체 세라믹 심지는 잎의 기공에서 영감을 받아 루프 열 파이프(LHP)를 위한 것으로, 전통적인 LHP의 한계를 해결하는 연구 결과를 Langmuir에 발표함. 전통적인 LHP는 균일한 기공 크기를 가진 심지를 사용하여, 높은 열 플럭스에서 증기 차단과 열 저항 증가로 인해 효율성이 떨어짐.
새롭게 개발된 생체 심지는 비대칭 기공 구조를 특징으로 하여 이러한 문제를 극복하고, 고출력 칩 냉각을 위한 보다 효과적인 솔루션을 제공함. 이 설계는 잎의 기공을 모방하여 직선 모양의 손가락 같은 기공이 증기 채널 역할을 하여 증기 운반 저항을 크게 줄이고 열 방출을 향상시킴. 이 구조는 더 높은 임계 열 플럭스를 가능하게 하여 고출력 칩 냉각 관리를 개선함. 또한, 이러한 심지에 금속 대신 세라믹을 사용함으로써 부식 저항성과 열 안정성을 높여, 첨단 전자 제품의 장기 성능에 필수적임.
제조 과정은 다공성 세라믹 막을 생산하는 데 일반적으로 사용되는 상변화 테이프 캐스팅을 활용함. 이 혁신적인 방법은 원하는 다중 스케일 기공 구조를 단일 단계에서 생성할 수 있게 해주며, 견고하고 일관된 출력을 보장함.
LHP 시스템 내에서 생체 심지의 초기 테스트 결과는 유망한 성과를 보여줌. 모세관 힘과 흐름 저항 간의 균형을 최적화함으로써 생체 심지는 작업 유체를 효율적으로 운반하고 시스템의 열 성능을 향상시킴. 이 발전은 단순한 컴퓨팅 하드웨어를 넘어 항공우주, 마이크로 전자기기 및 에너지 분야에서도 응용될 가능성이 있음.
이 선구적인 접근 방식은 인공지능을 지원하는 데이터 센터의 열 관리 전략을 재정의할 수 있으며, 자연에서 영감을 받은 보다 효율적이고 지속 가능한 솔루션의 길을 열어줄 것으로 기대됨. 연구자들은 이러한 생체 구조의 지속적인 개발과 적응이 기존의 도전 과제를 극복하고 차세대 전자 제품의 요구를 충족하는 데 도움이 될 것이라고 희망하고 있음.
