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O chip do computador pode ficar frio com sistemas de água no chip

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Pesquisadores na Suíça projetaram um chip de unidade única e sistema de resfriamento contendo canais de líquido no chip adjacentes às partes mais quentes do chip - adicionando um impulso impressionante às situações de calor limitado, de acordo com um novo estudo publicado no jornalNatureza.

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Novo 'wetware:' chips de computador com água dentro

Quando os processadores de desktop ultrapassaram o nível Gigahertz, o consenso era de que não havia para onde ir, exceto para cima. Mas o progresso foi interrompido quando os requisitos de energia criaram muito calor em um determinado dispositivo para resfriar e calcular. Mesmo os ventiladores e dissipadores de calor comuns de computador, junto com o resfriamento a água, não ultrapassaram a barreira do calor que costuma atrasar os processadores atuais.

Um dos problemas com as soluções de resfriamento a líquido é que elas precisam transferir energia térmica do chip para a água. Este problema levou alguns pesquisadores a tentarem colocar líquido dentro do chip - incluindo aqueles que escreveram o novo estudo, que coloca canais de líquido no chip adjacentes às áreas mais propensas ao calor de um chip, relata a Ars Technica.

O acionamento de bombas de água reduziu a eficiência de resfriamento do chip

Os métodos para extrair calor de um chip geralmente envolvem várias conexões, do chip para e através de sua embalagem e para um dissipador de calor. Embora o chip possa ser colocado diretamente em um líquido condutor de calor, o líquido precisa ser isolado sem disparar reações químicas com os componentes eletrônicos - nenhum dos quais é encontrado pela água.

Várias demonstrações de resfriamento no chip surgiram ao longo dos anos, mas normalmente envolvem sistemas em que o dispositivo integrado com canais de líquido é fundido em um chip, através do qual um sistema dedicado bombeia fluido.

Embora isso remova a energia térmica, as primeiras implementações mostram a presença de um problema: alimentar a bomba que move a água pelos canais do dispositivo requer mais energia do que a extraída do processador, reduzindo a eficiência energética do sistema a tamanhos problemáticos.

As pesquisas mais recentes incorporam essas idéias para aumentar a eficiência dos sistemas de resfriamento no chip. E os pesquisadores por trás do estudo demonstram que seu método funciona por meio do uso de um chip de conversão de energia que evita o desempenho com redução de energia térmica.

Água de engenharia dentro de chips com GaN

O processo de construção do novo chip de conversão de energia não foi simples. A primeira etapa envolve o corte de fendas extremamente finas no nitreto de gálio (GaN) e no silício subjacente. Em seguida, os pesquisadores começaram um processo de gravação - que afeta apenas o silício - para aumentar a largura dos canais e selar as lacunas originais através do GaN com cobre.

Isso melhora o processo de condução de calor na água. Abaixo dos canais está um conjunto de passagens alternadas que funcionam como feeds e coletores. A água fria flui através da alimentação e circula pelo canal - absorvendo energia térmica - e então sai por uma pia adjacente.

Os pesquisadores configuram o dispositivo de forma que as partes mais quentes da seção GaN do dispositivo sejam justapostas diretamente a um dos canais, aumentando a eficiência da extração de calor. Seu melhor projeto pode lidar com fluxos de calor de até 1.700 W por centímetro quadrado (0,155 polegadas quadradas), ao mesmo tempo em que interrompe o aumento da temperatura do chip em 140 ° F (60 ° C).

Com o advento iminente dos computadores quânticos, é importante encontrar maneiras de os chips baseados em silício se manterem frios, para otimizar o poder computacional. A água - considerada no senso comum como uma sentença de morte para chips de computador - também pode vir a acelerar o avanço da tecnologia de computação moderna.


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