Der Stand der Mikroprozessor-Kühlsysteme

Sep 07, 2023

Matthew Cheung

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Diese Literaturübersicht wurde ursprünglich im Dezember 2017 von Matthew Cheung für den Graduiertenkurs ME 290R (Topics in Manufacturing – Nanoscale Manipulation of Materials) an der University of California, Berkeley, verfasst.

Historisch gesehen ist die Chipgröße von Mikroprozessoren relativ konstant geblieben. Während die Leistung aufgrund der erhöhten Anzahl von Transistoren zugenommen hat, ist die Gesamtwärmeentwicklung des Mikroprozessorpakets relativ stabil geblieben. Um die Rechendichte über die durch das Mooresche Gesetz bedingten Steigerungen hinaus weiter zu erhöhen, drängen die Hersteller von Mikroprozessorkühlern daher darauf, die Kühler kleiner zu machen, und haben sogar versucht, Kühlsysteme in die Mikroprozessorchips selbst zu integrieren. In diesem Bericht wird kurz die Geschichte der Mikroprozessorkühlung erläutert und anschließend die Wirksamkeit aktueller Technologien beleuchtet.

Indexbegriffe – Elektronikkühlung, Strahlaufprallkühlung, Flüssigkeitskühlung, Mikrofluidikkühlung, Mikroprozessoren.

Das Mooresche Gesetz besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren pro Flächeneinheit auf einem integrierten Schaltkreis (IC) etwa alle 18 Monate verdoppelt. Aufgrund der exponentiellen Natur des Wachstums ist es jedoch unwahrscheinlich, dass es ewig anhält. Tatsächlich treten mit immer kleiner werdenden Transistoren Probleme auf, wenn wir uns den atomaren Grenzen nähern. Um mit den steigenden Anforderungen einer höheren Rechendichte Schritt zu halten, wird Wärme zu einem immer größeren Problem.

Die meisten Computerkomponenten verfügen über irgendeine Form der Kühlung. Durch eine gewisse Ineffizienz eines IC entsteht Wärme. Der elektrische Widerstand trägt maßgeblich zur Wärmeerzeugung bei. Obwohl Computerkomponenten große Fortschritte bei der Leistungssteigerung und Effizienz gemacht haben, ist eine Kühlung immer noch notwendig.

Während des Betriebs eines Computers kann Hitze zu Problemen führen. Wenn ein Prozessor beispielsweise einer hohen Auslastung ausgesetzt ist und das Kühlsystem die Wärme nicht schnell genug abführen kann, kann es sein, dass der Prozessor sich selbst „untertaktet“, indem er die Frequenz senkt, um die Temperatur des Prozessorpakets auf eine sichere Betriebstemperatur zu senken. Steigt die Temperatur jedoch weiterhin an, schalten moderne Prozessoren das System komplett ab, um die Hardware vor gefährlichen Betriebstemperaturen zu schützen.

Um zu verstehen, wie der Großteil der Wärme von integrierten Schaltkreisen erzeugt wird, schauen wir uns Transistoren an. Die verbrauchte statische Leistung, P_S, aufgrund von Leckstrom und Versorgung, aufgrund von Leckstrom und Versorgungsspannung ergibt sich aus der Gleichung:

wo V_CCist die Versorgungsspannung und I_CC ist der Strom in das Gerät. Die beim Umschalten von einem logischen Zustand in einen anderen verbrauchte Leistung ist die transiente (dynamische) Leistung P_Tund ergibt sich aus der Gleichung:

wo C_pdist die dynamische Verlustleistungskapazität V_CCist die Versorgungsspannung, f_Iist die Eingangssignalfrequenz und N_SW ist die Anzahl der Bits, die geschaltet werden. Die Leistung, die durch das Laden der externen Lastkapazität verbraucht wird, P_L, ergibt sich aus der Gleichung:

wo Nist die Anzahl der Bits, C_L_nist die Belastbarkeit von Bit n, f_O_nist die Ausgangsfrequenz von Bit nund V_CC ist die Versorgungsspannung. Schließlich der Gesamtstromverbrauch, P_Totalist eine additive Kombination aus (1), (2) und (3):

wo P_Sist die verbrauchte statische Leistung, P_Tist die vorübergehend verbrauchte Leistung und P_List die externe Lastkapazität, die alle oben angegeben sind [1].

Obwohl ein Teil des Gesamtstromverbrauchs für elektrische Arbeiten aufgewendet wird, wird der Rest des Gesamtstromverbrauchs in Wärme umgewandelt. Die maximale vorgesehene Wärme, die ein Chip bei jeder Arbeitslast erzeugt, wird von den Chipherstellern oft als Thermal Design Power (TDP) angegeben. Hardware-Designer müssen die TDP der Chips kennen, mit denen sie arbeiten werden, weil sie wissen müssen, wie viel Wärme ihre Kühlsysteme abführen müssen.

Frühe Mikroprozessoren wie Intels erste Zentraleinheit (CPU), der Intel 4004 (veröffentlicht 1971), wurden passiv gekühlt. Das Gehäuse der CPU reichte mehr als aus, um die Wärme an die Umgebung abzuleiten. Dieser Kühlplan war bis zur Intel-CPU-Serie 80486 und i486 (veröffentlicht 1989) ausreichend. Einige der leistungsstärkeren CPUs der 486-Serie werden mit passiv gekühlten Kühlkörpern ausgeliefert, während dies bei den langsameren oder „Ultra-Low-Power“-CPUs nicht der Fall ist. Dann, eine Generation später, wurden alle Prozessoren der Intel Pentium P5-Serie (veröffentlicht 1993) mit aktiv lüftergekühlten Kühlkörpern ausgeliefert. Praktisch alle CPUs, die ab 1993 verkauft wurden, konnten sich nicht selbst kühlen, wie es beim Intel 4004 ohne Kühlkörper der Fall war. Alle CPUs nach 1993 benötigten irgendeine Form der Kühlung.

Frühe Kühlkörper waren einfache Lamellengeräte. Bei den Lamellen handelt es sich häufig um flache Platten oder gerade Stifte, die von der Basis abgewinkelt sind und aus Aluminium (oder Kupfer, wenn zusätzliche Kühlleistung erforderlich ist) bestehen. Wenn der Kühlkörper als passiver Kühlkörper vorgesehen ist, kann der Konstrukteur gelegentlich festlegen, dass der Kühlkörper mattschwarz eloxiert wird, um die erhöhte Schwarzkörperstrahlung zu nutzen. Elektronikunternehmen konnten aufgrund der mattschwarzen Eloxierung bei vielen verschiedenen passiven Kühlkörperdesigns für ihre Rechenausrüstung eine Steigerung der Kühlleistung um sechs bis acht Prozent verzeichnen [3].

Wenn passive Kühlkörper zur Kühlung nicht ausreichten, wurde der Luftstrom durch den Einsatz von Lüftern erhöht. Außerdem sind Kanäle vorgesehen, um die Luftströmungskanäle abzudichten und so den effektiven Luftstrom zu den Kühlkörpern zu erhöhen. Der Einsatz von Leitungen ist vor allem in Servern und Rechenzentren weit verbreitet, wo Hardware-Betreiber sehr darauf bedacht sind, ihre gesamte Energie effizient zu nutzen.

Wenn ein Kühlkörper zu groß ist, kann die Wärme die entfernten Enden des Kühlkörpers nicht erreichen, da sie aus dem Kühlkörper entweichen würde, bevor sie die entfernten Enden erreicht. Mit anderen Worten: Die Wärmemenge, die ein Kühlkörper abgeben kann, ist begrenzt. Heatpipes umgehen dieses Problem jedoch, indem sie die Wärme von der CPU durch Verdunstungskühlung schnell und effektiv gleichmäßig auf den Rest des Kühlkörpers übertragen. Wenn sich die eingekapselte Kühlflüssigkeit in der Nähe der CPU erwärmt, verdampft das Kühlmittel, verwandelt sich in ein Gas und wandert zur anderen Seite des Wärmerohrs. Das Kühlgas kühlt ab, kondensiert wieder zu einer Flüssigkeit und kehrt zur CPU-Seite des Wärmerohrs zurück. Während dieses Prozesses wird dem Wärmerohr Wärme entzogen und zur Ableitung aus dem System an die Kühlrippen übertragen. Die Wärmeleitfähigkeit eines Wärmerohrs kann bis zu 100.000 W/(m*K) erreichen. . Zum Vergleich: Die Wärmeleitfähigkeiten von Aluminium und Kupfer betragen 204und 386 W/(m*K) jeweils. Heatpipes sorgen im Wesentlichen dafür, dass Kühlkörper mehr Wärme ableiten können [3], [4].

Die letzte große Form der IC-Kühlung ist schließlich die Flüssigkeitskühlung. Auf dem IC ist ein Wärmetauscher angebracht, um die Wärme vom Mikroprozessor auf eine Flüssigkeit zu übertragen, in der Regel Wasser aufgrund seiner ungewöhnlich hohen spezifischen Wärmekapazität und geringen Kosten (aber für eine höhere Leistung können auch andere Kühlmittel verwendet werden). Das Kühlmittel wird vom IC zu einem Kühler transportiert, um die Wärme aus dem System abzuleiten. Anschließend wird das Kühlmittel zurück zum IC transportiert, um den Zyklus zu wiederholen. Die kurzfristige Kühlung wird erheblich verbessert, da das Kühlmittel im Kreislauf eine hohe thermische Masse aufweist. Die Langzeitkühlung kann (im Vergleich zur Luftkühlung) verbessert werden, wenn der Kühler die Wärme effizienter entzieht als ein luftgekühlter Kühlkörper, den er ersetzt.

Die mikrofluidische Kühlung ist im Wesentlichen eine effizientere Form der Flüssigkeitskühlung. Bei der Flüssigkeitskühlung befindet sich oben auf dem IC ein Wärmetauscher. Dieser Wärmetauscher überträgt die Wärme vom IC auf die Flüssigkeit. Bei der mikrofluidischen Kühlung entfällt diese Schnittstelle und die Flüssigkeit fließt direkt durch den IC. Dadurch kann die Flüssigkeit im Kreislauf dem Mikroprozessor schneller Wärme entziehen. Die mikrofluidische Kühlung macht sich auch die Tatsache zunutze, dass mehr Oberfläche zur direkten Wärmeableitung vom IC zur Verfügung steht.

1) ICECool-Programm der DARPA

Mikrofluidische Strukturen wurden erstmals Anfang der 1990er Jahre untersucht. Das erste Patent für mikrofluidische Strukturen wurde am 8. Mai 1991 angemeldet und am 14. November 1991 an B. Ekström, G. Jacobson, O. Öhman und H. Sjödin erteilt [5]. Die Mikrofluidik wurde jedoch ab 2008 intensiver untersucht, als die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des US-Verteidigungsministeriums mit ihrem Thermal Management Technologies-Programm ihr Interesse an Mikrofluidik zur Kühlung von ICs bekundete. Das Programm zog große Industriepartner an. Einer dieser Partner war GE Global Research.

Zwischen 2011 und 2012 arbeitete GE Global Research daran, die einphasige Kühlung von Galliumnitrid (GaN) auf Leistungsverstärkern aus Siliziumkarbid (SiC) zu demonstrieren, wobei Mikrokanäle innerhalb von 50 μm in das SiC-Substrat geätzt wurdendes GaN.

Angesichts der positiven Ergebnisse der Bemühungen von GE Global Research und anderen Teams startete die DARPA ihr Intra/Interchip Enhanced Cooling (ICECool)-Programm, um speziell zwei verschiedene Architekturen für die mikrofluidische Kühlung zu erforschen. Das Ziel der DARPA war eine Wärmeableitung von mindestens 100 W/cm²für Hochleistungs-ICs.

Ein Vorteil des ICECool Interchip-Konzepts gegenüber dem Intrachip-Konzept besteht darin, dass mehrere ICs in einer dreidimensionalen Anordnung übereinander gestapelt werden können. Dies ermöglicht wesentlich größere Rechendichten. Abb. 4 verdeutlicht diesen Vorteil. Derzeit können luftgekühlte 1U-Rack-Server bis zu acht separate CPUs auf der Hauptplatine haben. In naher Zukunft wäre es nicht unvernünftig, dass 1U-Server mit Flüssigkeitskühlung über acht bis zehn CPU-Sockel verfügen.

International Business Machines Corporation (IBM) und das Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) erhielten als Team Ende 2012 den Zuschlag für den ICECool-Auftrag. Mithilfe des ICECool Interchip-Konzepts von DARPA konnte das IBM/Georgia Tech-Team eine 90 %ige Effizienz nachweisen.Reduzierung der Kühlenergie und 14 %Reduzierung der Rechenenergie im Vergleich zu herkömmlichen Kühlluftkühlungsmethoden für Rechenzentrumsanwendungen.

Anders ausgedrückt könnten Rechenzentren mit ICECool-Kühlsystemen entweder die Stromkosten bei gleicher Rechenleistung senken oder den Stromaufwand gleich halten und die Rechenleistung erhöhen. Obwohl eine Erstinvestition in ein ICECool-System teuer wäre, könnte ein Rechenzentrum die nutzbaren Lebenszyklen von ICs verlängern und so möglicherweise die Gesamtkosten für den Rechenzentrumsbetreiber senken.

Eine Möglichkeit, wie das IBM/Georgia Tech-Team die Kühlenergie um 90 % senkte erfolgte durch die Verwendung einer zweiphasigen Flüssigkeitskühlung anstelle einer einphasigen Flüssigkeitskühlung. Nach dem gleichen Prinzip wie Wärmerohre erhält die zweiphasige Flüssigkeitskühlung durch den Phasenwechsel von Flüssigkeit zu Gas zusätzliche Kühlkapazität. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass sich das Gas viel schneller fortbewegt als die Flüssigkeit. Die meisten dreidimensionalen IC-Designs, wenn auch nicht alle, sollten mit zweiphasiger Flüssigkeitskühlung eine bessere Kühlleistung als mit einphasiger Flüssigkeitskühlung erzielen [7]. Eine Feststellung von [8] weist darauf hin, dass ICs mit intensiven Hotspots bei zweiphasiger Flüssigkeitskühlung möglicherweise tatsächlich eine Leistungseinbuße aufweisen. Da heiße Stellen mehr Dampf erzeugen als andere Bereiche, wird die Strömung zu den heißen Stellen behindert.

Ein separates Georgia Tech-Team konnte zeigen, dass die mikrofluidische Kühlung für einen dreidimensionalen IC-Stack die Wärme viel besser von den ICs abführt als herkömmliche Luftkühlung. Sie zeigten, dass die mikrofluidische Kühlung in der Lage ist, mehrschichtige ICs mit mindestens 200 W/cm² zu kühlenin der Leistungsdichte [9].

In einer ihrer Studien versuchte das Georgia Tech-Team, eine Leistung von 790 W/cm² zu reproduzieren System gefunden in [10], konnten es aber nicht. In dieser speziellen Studie konnten sie nur 100 W/cm² erreichen[11].

Es wurden einige Arbeiten durchgeführt, um die mikrofluidische Flüssigkeitskühlung bei der Kühlung von ICs effektiver zu gestalten. Um die Wärme effektiv von einem IC auf die Flüssigkeit zu übertragen, werden häufig von der Unterseite des IC hervorstehende Rippen eingesetzt. IBM Research in Zürich, Schweiz, hat einige Simulationen zur Geometrie und zum Abstand der Stiftrippen durchgeführt. Sie fanden heraus, dass sie je nach IC-Bedingungen (in der Nähe oder weit entfernt von Hotspots, in der Nähe von Ecken oder anderen Überlegungen) den Wärmefluss durch den Einsatz unterschiedlicher Architekturen erhöhen können. Beispielsweise hatte die von ihnen vorgeschlagene Architektur zur Flüssigkeitszufuhr mit vier Anschlüssen die beste Kühlleistung in den Ecken der dreidimensionalen IC-Stacks. Außerdem verbesserte die Umleitung des Kühlmittels zu Bereichen mit starker Hitzeentwicklung die Kühlung. Abb. 5 zeigt eine solche Führungsstruktur. Das Zürcher IBM-Team konnte bis zu 250 W/cm² erreichendurch Änderung der Pin-Fin-Dichte und Verwendung ihrer Vier-Port-Flüssigkeitszufuhr [12].

2) Ausblick auf die mikrofluidische Kühlung

Im März 2013 hielt Prof. K. Goodson vom NanoHeat Lab in Stanford ein Branchenbriefing über die damals aktuellen Kühltechnologien. Die meisten Entwicklungen erfolgten durch DARPAs Wärmemanagement-Technologieprogramme wie ICECool und Heat Removal by Thermo-Integrated Circuits (HERETIC).

Goodson stellte fest, dass im Jahr 2005 die kommerziell verfügbare Kühlleistung etwa 100 W/cm² betrug . Ein Beispiel für ein weit verbreitetes Produkt im Jahr 2005, das über diese Kühlleistung verfügte, war der Apple Power Mac G5.

In naher Zukunft (ungefähr Ende 2020) erwartet Goodson, dass die mikrofluidische Kühlung die 300 W/cm² durchbrechen wirdPunkt [13].

Strahlaufprallkühlsysteme kühlen eine Oberfläche mit einem auftreffenden Flüssigkeitsstrahl (normalerweise Luft, Wasser oder andere proprietäre Flüssigkeiten). Diese Kühlmethode ist aufgrund der hohen Wärmeübertragung und der relativ einfachen Hardware wünschenswert. Aus diesem Grund versuchen Elektrofahrzeughersteller aktiv, Strahlaufprallkühlsysteme für die elektronische Hardware ihrer Fahrzeuge zu implementieren, sofern der Platz es zulässt. Bei der Flüssigkeit handelt es sich in diesem Fall meist um Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs. Sogar die heißeste gemessene Temperatur betrug 56,7°C (gemessen am 10. Juli 1913 auf der Greenland Ranch, Death Valley, CA, USA) reicht zur Kühlung elektronischer Geräte aus [3]. Als Referenz: Intel-CPUs haben oft eine Sperrschichttemperatur, die maximal zulässige Temperatur für einen Prozessorchip, von 100 °C[14].

Die auftreffende Flüssigkeit trifft (normalerweise) im 90°-Winkel auf die heiße Oberfläche Winkel. Dies hat einige Vorteile im Vergleich zur Parallelströmung, wie sie in Standard-Flüssigkeitskühlsystemen üblich ist. Erstens garantiert dieser senkrechte Fluss, dass mehr Flüssigkeitsmoleküle direkt mit der heißen Oberfläche in Kontakt kommen, wodurch die Flüssigkeit mehr Möglichkeiten hat, Wärme effektiv zu übertragen. Zweitens erzeugt der Strahlaufprall dünnere Grenzschichten und erhöht dadurch den thermischen Gradienten. Und schließlich erzeugt der Aufprall mehr turbulente Flüssigkeit. Diese Kombination aus mehr Flüssigkeitsmolekülen, die mit der heißen Oberfläche in Kontakt kommen, einem erhöhten Wärmegradienten und einer turbulenteren Flüssigkeit führt bei gleicher Durchflussrate pro Flächeneinheit zu Wärmeübertragungskoeffizienten, die bis zu dreimal höher sind als bei Parallelstrom-Kühlsystemen. Anders ausgedrückt: Um die gleiche Menge an Wärmeübertragung aufrechtzuerhalten, kann ein Strahlaufprallkühlsystem dazu führen, dass sich die Flüssigkeit mit viel langsameren Geschwindigkeiten bewegt, was Energie spart, die für den Betrieb des Kühlsystems aufgewendet wird, und/oder die Geräuschsignaturen verringert.

Es gibt zwei Hauptmethoden zur Kühlung mittels Strahlaufprallkühlung: einphasige und zweiphasige Strahlaufprallkühlung. Bisher wurde die einphasige Strahlaufprallkühlung beschrieben. Bei der Doppelphase erfolgt der flüssige Übergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas, sobald sie mit der heißen Oberfläche in Kontakt kommt. Diese Methode nutzt die große Verdampfungsenthalpie des Fluids (normalerweise Wasser) aus [15].

Die stärkste Abkühlung findet in der Nähe der Strahlmitte statt. Wenn also ein Chipdesigner davon ausgeht, dass es an einer bestimmten Stelle einen Hotspot geben wird, kann er den Strahl direkt auf den Hotspot richten. Auch wenn mehr Kühlung benötigt wird – möglicherweise an verschiedenen Stellen – können mehrere Düsen verwendet werden. Im Extremfall ist es auch möglich, viele Mikrodüsen zu nutzen, wie das NanoHeat Lab in Stanford gezeigt hat. Wang et al. zeigte das mit einem 5 mmquadratisches Mikrojet-Array aus vier 76 μmDurchmesser und 300 μmLanglöcher konnten 90 W/cm² erreichenmit einer Flussrate von 8 ml/min . Bei höheren Durchflussraten 200 W/cm²(65 ml/minDurchflussmenge) und 790 W/cm²(516 ml/minDurchflussmenge) ist möglich [16].

Die Zweiphasen-Jet-Prallkühlung unter Verwendung von Mikrojet-Arrays ist quantifizierbar die effektivste Methode zur Kühlung von ICs.

DARPA und Industriepartner gehen davon aus, dass Hochleistungs-ICs eine Leistungsdichte von nur 100 W/cm² haben werden in naher Zukunft. Dieser Trend wird durch die historischen TDP-Daten von Intel für aktuelle Desktop- und Server-CPUs (2000 bis 2018) in [14] untermauert. Es ist jedoch nicht unvernünftig, dass ICs dieses Niveau irgendwann überschreiten könnten. Daher wird es immer einen Drang nach immer besserer Kühlung geben.

Im Moment scheint es bei 250 W/cm² zu liegen Grenze bei der mikrofluidischen Kühlung. Allerdings die Angabe von 790 W/cm² von [12] informiert uns darüber, dass bei der mikrofluidischen Kühlung noch viel zu tun ist. Eine konservative Schätzung: 300 W/cm²wird von der Wissenschaft voraussichtlich bis Ende 2020 zuverlässig erreicht.

Die zweiphasige Strahlaufprallkühlung mit Mikrodüsen ist mit nachgewiesenen 790 W/cm² die mit Abstand vielversprechendste Form der Kühlung Kühlniveau. Mit dieser überschüssigen Kühlkapazität könnten Rechenzentrumsbetreiber ihre ICs übertakten, um die Leistung erheblich zu steigern, ohne neue Geräte kaufen zu müssen. Ein „Kühlfaktor“ von 7,9 Zeiten bieten Rechenzentrumsbetreibern einen enormen thermischen Spielraum für die Erhöhung der Taktfrequenzen. Eine 50 % Eine Erhöhung der Taktfrequenz eines Chips wäre für dieses Kühlniveau nicht unangemessen. Daher sollten wir damit rechnen, dass mehr Arbeit an der Zweiphasen-Strahlaufprallkühlung mit Mikrodüsen geleistet wird und dass die Industrie diese möglicherweise stärker übernehmen wird.

Besonderer Dank geht an Prof. Hayden Taylor, der ME 290R im Herbst 2017 unterrichtete, und Junpyo (Patrick) Kwon für sein Feedback zu frühen Entwürfen.

Matthew Cheung ist Produktdesign-Ingenieur im iPhone PD-Team bei Apple. Zu seinen früheren Rollen zählen Falcon 9 Structures bei SpaceX, Input Devices PD bei Apple, Autopilot PD bei Tesla und Accessories PD bei Boosted. Er studierte Maschinenbau an der University of California, Berkeley.

Die einzigen nennenswerten Änderungen zwischen diesem Artikel und der Version vom Dezember 2017 sind kleinere Aktualisierungen der Wortwahl und die Hinzufügung des ersten Bildes am Anfang des Artikels.

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[1] A. Sarwar, „CMOS Power Consumption and Cpd Calculation“, Texas Instruments, Dallas, Texas, USA, 1997.

[2] M. Lin, „Asetek Low Cost Liquid Cooling (LCLC) System – Seite 3 | HotHardware“, Hothardware.com, 2008. [Online]. Verfügbar: https://hothardware.com/reviews/asetek-low-cost-liquid-cooling-lclc-system?page=3. [Zugriff: 16. November 2017].

[3] J. Cheung, „Heat Sink Performance“, San Francisco, Kalifornien, USA, 2017.

[4] H. Akachi, „Structure of a heatpipe“, US4921041, 1990.

[5] B. Ekström, G. Jacobson, O. Öhman und H. Sjödin, „Mikrofluidische Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung“, WO1991016966A1, 1991.

[6] A. Bar-Cohen, JJ Maurer und JG Felbinger, „DARPA Intra/Interchip Enhanced Cooling (ICECool) Program“, in CS ManTech Conference, New Orleans, Louisiana, USA, 2013, S. 171–174.

[7] TJ Chainer, MD Schultz, PR Parida und MA Gaynes, „Improving Data Center Energy Efficiency With Advanced Thermal Management“, IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 7, nein. 8, S. 1228–1239, 2017.

[8] YJ Kim, YK Joshi, AG Fedorov, Y. Lee und S. Lim, „Thermal Characterization of Interlayer Microfluidic Cooling of Three-Dimensional Integrated Circuits With Nonuniform Heat Flux“, Journal of Heat Transfer, vol. 132, Nr. 4, S. 041009, 2010.

[9] CR King, J. Zaveri, MS Bakir und JD Meindl, „Electrical and Fluidic C4 Interconnections for Inter-Layer Liquid Cooling of 3D ICs“, 2010 Proceedings 60th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2010.

[10] D. Tuckerman und R. Pease, „High-performance heat sinking for VLSI“, IEEE Electron Device Letters, vol. 2, nein. 5, S. 126–129, 1981.

[11] Y. Zhang, A. Dembla, Y. Joshi und MS Bakir, „3D Stacked Microfluidic Cooling for High-Performance 3D ICs“, auf der 62. Electronic Components and Technology Conference, San Diego, Kalifornien, USA, 2012.

[12] T. Brunschwiler, S. Paredes, U. Drechsler, B. Michel, B. Wunderle und H. Reichl, „Erweiterte Tensorbeschreibung zur Gestaltung ungleichmäßiger Wärmeentfernung in zwischenschichtgekühlten Chipstapeln“, in Thirteenth InterSociety Conference über thermische und thermomechanische Phänomene in elektronischen Systemen, San Diego, Kalifornien, USA, 2012.

[13] K. Goodson: „Nehmen Sie die Mittel des Verteidigungsministeriums in Anspruch?“ Executive Briefing“, Stanford University, 2013.

[14] „Intel Product Specification“, Intel Automated Relational Knowledge Base (Produktspezifikationen), 2017. [Online]. Verfügbar: https://ark.intel.com/Search/FeatureFilter?productType=processors&MaxTDPMin=0.025&MaxTDPMax=300. [Zugriff: 01. Okt. 2017].

[15] A. Azizi und M. Moghimi, „Impingement Jet Cooling on High Temperature Plate“, Iran University of Science and Technology, 2016.

[16] E. Wang, L. Zhang, L. Jiang, J. Koo, J. Maveety, E. Sanchez, K. Goodson und T. Kenny, „Micromachined Jets for Liquid Impingement Cooling of VLSI Chips“, Journal of Microelectromechanical Systeme, vol. 13, Nr. 5, S. 833–842, 2004.