211service.com
Malé čerpadlo chladí čipy
Výzkumníci sestrojili malé zařízení na bázi křemíku, které dokáže účinně chladit povrch, a poskytuje tak nový a efektivnější způsob chlazení mikročipů. Nové zařízení navržené a vyrobené inženýry z Intelu, Washingtonské univerzity v Seattlu a Belmontu, MA. Pokročilé technologie Kronos , využívá ionizovaný vzduch a elektrické pole k ochlazení povrchu.
Infračervené snímky ukazují, jak nové mikrochladicí zařízení využívá ionty a elektrické pole k chlazení zahřátého povrchu. Nahoře: iontová pumpa je vypnutá. Dole: čerpadlo je zapnuté. (Kredit: University of Washington)
Počítače se zahřívají s každou novou generací čipů, protože je na nich nacpáno stále více tranzistorů produkujících teplo. Odborníci skutečně říkají, že do konce tohoto desetiletí již nebude klasické řešení chlazení – využívající kovové chladiče k odvádění tepla z čipů a rotační ventilátor k chlazení chladičů a vytlačování horkého vzduchu z počítačů – nadále existovat. dostatečně dobrý.
Zejména technologie ventilátorů je těžké zlepšit. Pro optimalizaci [fanoušků] se toho moc udělat nedá, říká Alex Mamishev , profesor elektrotechniky na Washingtonské univerzitě, který vedl vývoj nové technologie. Iontová pumpa pro chlazení čipů, kterou Mamishev a kolegové navrhují, je mnohem menší než chladiče a ventilátory, a protože je vyrobena z křemíku, mohla by být nakonec integrována do procesu výroby čipů, což by bylo potenciálně ekonomičtější. Navíc, pokud by byla přidána do chladiče, mohla by iontová pumpa chladit čipy na nižší teploty, než jaké jsou v současnosti možné u standardních ventilátorů.
Vědci ochladili místo na povrchu o ploše několika čtverečních milimetrů o 25 stupňů Celsia. Napětí procházející špičkou elektrody, která je umístěna několik milimetrů nad kolektorovou elektrodou, lze upravit tak, aby se čip ochladil na různé teploty nebo aby se upravila oblast, která je chlazena, říká Mamishev.
Čerpadlo má dvě základní části. Špička elektrody vyzařuje vysoké napětí, které zbavuje elektrony molekul kyslíku a dusíku ve vzduchu a ionizuje je. Tyto kladně nabité ionty pak proudí z hrotu do záporně nabité kolektorové elektrody. Jak ionty proudí ke kolektorové elektrodě, tahají s sebou okolní vzduch a vytvářejí čistý proud vzduchu, vysvětluje Stephen Montgomery, senior systémový inženýr společnosti Intel, který na projektu pracoval.
Společnost Intel, která je předním výzkumníkem v oblasti pokročilých čipových technologií, zkoumá řadu metod chlazení budoucích čipů. Montgomery ale říká, že zařízení vyvinuté na Washingtonské univerzitě je jednou ze slibnějších technologií. Toto chlazení, říká Montgomery, lze provést s poměrně vysokou účinností a nízkým výkonem a je škálovatelné, což znamená, že by se dalo snadno vyrábět hromadně, což usnadňuje integraci do velkého počtu čipů.
Jiná pokročilá metoda chlazení čipů zahrnuje použití potrubí k čerpání kapalné chladicí kapaliny do celého systému, podobně jako je chlazení motoru automobilu. Například nový stolní počítač Apple Mac Pro používá čerpadlo, které tlačí vodu potrubím. Ale tyto systémy chlazení vodou jsou složité a drahé, říká Mamishev.
Iontová pumpa je potenciálně důležitým vylepšením, říká Thomas Kenny , profesor strojního inženýrství na Stanfordské univerzitě. Dodává však, že stále není známo, zda bude systém čelit ekonomickým a technickým výzvám podobným těm s vodou chlazenými systémy.
Mamishevův tým není sám v použití iontových čerpadel k chlazení čipů. Podobnou technologii vyvinutou na Purdue University ve West Lafayette, IN, komercializuje startup s názvem Thorrn Micro Technologies . Jejich přístup spočívá v použití kovových drátů místo silikonového hrotu, říká Suresh Garimella, profesor strojního inženýrství na Purdue. Přivedením silného napětí podél drátu se vytvoří elektrické pole, které ionizuje vzduch podél jeho délky, nejen na špičce, vysvětluje. Společnost vyvíjí systém pro chlazení notebooků a dalších přenosných zařízení.
Mamishev říká, že s technologií jeho skupiny nastanou problémy, když se pokusí integrovat iontové čerpadlo do skutečného produktu. Kvůli vysokému napětí používanému ke generování chladicího efektu by mohlo docházet k akumulaci statického náboje, což by bránilo výkonu zařízení nebo by napětí mohlo narušit izolaci v částech obvodu. Musíte být opatrní, říká. Skupina také musí provést testy, aby určila životnost a spolehlivost iontové pumpy.
Vědci v současné době vyvíjejí prototyp iontového čerpadla, které je zabudováno do chladiče. Mamishev očekává, že technologie bude připravena pro komercializaci v serverech, stolních počítačích a laptopech do dvou let.