211service.com
Tiny Pump kyler chips
Forskare har byggt en liten kiselbaserad enhet som effektivt kan kyla en yta, vilket ger ett nytt, mer effektivt sätt att kyla mikrochips. Den nya enheten, designad och tillverkad av ingenjörer vid Intel, University of Washington i Seattle och Belmont, MA-baserade Kronos Advanced Technologies , använder joniserad luft och ett elektriskt fält för att kyla ytan.
Infraröda bilder visar hur en ny mikrokylningsenhet använder joner och ett elektriskt fält för att kyla en uppvärmd yta. Överst: jonpumpen är avstängd. Nederst: pumpen är på. (Kred: University of Washington)
Datorer värms upp med varje ny generation chips, eftersom fler och fler värmeproducerande transistorer är inklämda på dem. Faktum är att experter säger att i slutet av detta decennium kommer den klassiska kylningslösningen – att använda metallkylflänsar för att dra bort värme från chips och en roterande fläkt för att kyla kylflänsarna och trycka ut den varma luften ur datorer – inte längre vara tillräckligt bra.
Speciellt fläkttekniken är svår att förbättra. Det finns inte mycket mer som kan göras för att optimera [fans], säger Alex Mamishev , professor i elektroteknik vid University of Washington, som ledde utvecklingen av den nya tekniken. Den spånkylande jonpumpen som Mamishev och kollegor föreslår är mycket mindre än kylflänsar och fläktar, och eftersom den är gjord av kisel kan den så småningom integreras i spåntillverkningsprocessen, vilket gör den potentiellt mer ekonomisk. Dessutom, om den läggs till en kylfläns, kan jonpumpen kyla flis till lägre temperaturer än vad som för närvarande är möjligt med standardfläktar.
Forskarna kylde en plats på en yta, omfattande ett par kvadratmillimeter i yta, med 25 grader Celsius. Spänningen som passerar genom elektrodspetsen, som sitter ett par millimeter ovanför kollektorelektroden, kan modifieras för att kyla chipet till olika temperaturer eller för att justera området som kyls, säger Mamishev.
Pumpen har två grundläggande delar. En elektrodspets avger en hög spänning som avlägsnar elektroner från molekyler av syre och kväve i luften och joniserar dem. Dessa positivt laddade joner strömmar sedan från spetsen till en negativt laddad kollektorelektrod. När jonerna strömmar till kollektorelektroden drar de med sig den omgivande luften, vilket skapar ett nettoflöde av luft, förklarar Stephen Montgomery, en senior systemingenjör på Intel som arbetade med projektet.
Intel, som är en ledande forskare inom avancerad chipteknologi, tittar på ett antal metoder för att kyla framtida chip. Men Montgomery säger att enheten som utvecklats vid University of Washington är en av de mer lovande teknikerna. Den kylningen, säger Montgomery, kan göras med ganska hög effektivitet och låg effekt, och den är skalbar, vilket innebär att den lätt kan massproduceras, vilket gör det lättare att integrera i ett stort antal marker.
En annan avancerad metod för att kyla chips innebär att man använder rör för att pumpa flytande kylvätska genom hela systemet, liknande hur en bils motor kyls. Apples nya Mac Pro stationära dator, till exempel, använder en pump som driver vatten genom rör. Men dessa vattenkylningssystem är komplexa och dyra, säger Mamishev.
Jonpumpen är en potentiellt viktig förbättring, säger Thomas Kenny , professor i maskinteknik vid Stanford University. Men han tillägger att det fortfarande är okänt om systemet kommer att möta ekonomiska och tekniska utmaningar liknande de med vattenkylda system.
Mamishevs team är inte ensamma om att använda jonpumpar för att kyla flis. Liknande teknologi utvecklad vid Purdue University i West Lafayette, IN, kommersialiseras av en startup som heter Thorrn Micro Technologies . Deras tillvägagångssätt är att använda metalltrådar istället för en silikonspets, säger Suresh Garimella, professor i maskinteknik vid Purdue. Att applicera en stark spänning längs ledningen skapar ett elektriskt fält som joniserar luft längs dess längd, inte bara vid spetsen, förklarar han. Företaget utvecklar ett system för att kyla bärbara datorer och andra bärbara enheter.
Mamishev säger att det kommer att finnas utmaningar med hans grupps teknologi när de försöker integrera en jonpump i en verklig produkt. På grund av de höga spänningarna som används för att generera kyleffekten kan det finnas en ansamling av statisk laddning, vilket hindrar enhetens prestanda, eller så kan spänningen bryta isoleringen i delar av kretsen. Man måste vara försiktig, säger han. Gruppen behöver också göra tester för att fastställa jonpumpens livslängd och tillförlitlighet.
Forskarna håller just nu på att utveckla en prototyp av jonpump, som är inbyggd i en kylfläns. Mamishev förväntar sig att tekniken ska vara redo för kommersialisering i servrar, stationära datorer och bärbara datorer inom två år.