Новая электроника

Компания VTT объявила, что разрабатывает технологию охлаждения на основе микроэлектроники и электрического тока, которая может использоваться низкотемпературными электронными и фотонными компонентами.

Технология позволяет уменьшить размер, энергопотребление и стоимость систем охлаждения и имеет широкий спектр областей применения: одним из актуальных примеров является квантовая технология.

Многие компоненты электронных, фотонных и квантовых технологий требуют криогеники, поскольку они работают только при очень низких температурах. Например, квантовый компьютер, построенный из сверхпроводящих схем, должен охлаждаться почти до абсолютного нуля (-273,15 ℃). В настоящее время такие температуры достигаются с помощью сложных и крупных охладителей разбавления.

Новый электронный метод VTT может заменить и дополнить существующие решения, а также уменьшить размер холодильников. Соответственно, это позволяет существенно уменьшить размеры квантовых компьютеров.

Современные холодильники разбавления основаны на многоступенчатой ​​перекачке криогенных жидкостей. Хотя сегодня эти охладители являются коммерческой технологией, они по-прежнему очень дорогие и большие. Что усложняет технологию охлаждения, так это ее самая холодная стадия, где хладагентом является смесь изотопов гелия. Новая технология электрического охлаждения могла бы заменить эту деталь. Это сделало бы систему намного проще, меньше, эффективнее и экономичнее. Кулер размером с автомобиль, охлаждающий кремниевый чип размером около квадратного сантиметра, можно уменьшить на порядки, например, до размеров чемодана.

«Мы считаем, что этот чисто электрический метод охлаждения может быть использован во многих приложениях, требующих криогеники, от квантовых вычислений до чувствительных детекторов радиации и космических технологий», — сказал профессор-исследователь VTT Мика Пруннила, возглавляющий разработку охладителя.

Исследователи ВТТ уже экспериментально подтвердили работоспособность метода охлаждения. В настоящее время этот метод дорабатывается до коммерческого демонстрационного образца в проекте SoCool, который был предоставлен VTT в рамках высококонкурентной программы EIC-Transition Европейской Комиссии. VTT также продолжит очень важные фундаментальные исследования электронных охладителей в рамках проекта CoRE-Cryo, финансируемого Фондом столетия технологических отраслей Финляндии.

Электрическое охлаждение можно использовать для активного охлаждения компонентов непосредственно на кремниевом чипе или в крупных холодильниках общего назначения. Это платформенная технология, которая подходит для множества приложений и создает возможности для нового бизнеса. Активная часть охладителя изготовлена ​​микроэлектронными методами изготовления на кремниевых пластинах, что делает производство очень экономичным.

«Сделав холодильные системы более удобными для пользователя, меньшими по размеру и дешевыми, можно значительно ускорить применение криотехнологий в новых областях. Мы видим, что наша технология электронного охлаждения может сыграть важную роль в этом развитии», — сказала Пруннила.

Криогеника стала областью растущего интереса благодаря квантовым технологиям. Системы, разработанные для экстремальных требований квантовой технологии, могут также использоваться в различных датчиках, космической технике и, возможно, также в классических вычислениях. Компактные и простые в использовании методы охлаждения способствуют широкомасштабному внедрению этих технологий.