Ο Tarek Gebrael , μηχανικός στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, είναι ο κύριος συγγραφέας του "Nature Electronics ", ενός έργου που προτείνει μια νέα μέθοδο ψύξης χρησιμοποιώντας μια επίστρωση με βάση τον χαλκό. Αυτό το σύστημα είναι πολύ φθηνό, εύκολο στην εφαρμογή και εξαιρετικά ωφέλιμο για τη βελτίωση της απόδοσης του εξοπλισμού, αυξάνοντας ριζικά την ικανότητα επεξεργασίας και απαιτώντας ελάχιστο χώρο. Αυτή η λύση στα προβλήματα που παρουσιάζουν τα υπάρχοντα συστήματα ψύξης επιβεβαιώθηκε στις 29 Μαΐου.
Μαζί με άλλους ειδικούς, ο Gebrael επιβεβαιώνει ότι η πρωτοβουλία τους βρίσκεται επί του παρόντος στο στάδιο της έρευνας . Αυτό θα τους επιτρέψει να εγγυηθούν την αξιοπιστία και την ανθεκτικότητα των επιστρώσεων, οι οποίες είναι απαραίτητες για την αποδοχή από τη βιομηχανία . Έτσι, αναγνωρίζεται ως ένα σχέδιο που αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τη μετάβαση στη βιομηχανική και εμπορική παραγωγή για διάφορες εφαρμογές, όπως η ψύξη ηλεκτρονικών ισχύος, η ψύξη ηλεκτρικών μηχανών και η θερμική διαχείριση κέντρων δεδομένων.
Έτσι λειτουργεί αυτή η θερμική επίστρωση χαλκού
Η ιδέα του Tarek Gebrael και της ομάδας του είναι να δημιουργήσουν μια θερμική επίστρωση χαλκού που περιβάλλει όλες τις επιφάνειες που παράγουν θερμότητα, όπως ένα στρώμα χρώματος. Επειδή πρόκειται για ένα υλικό που χρησιμοποιείται για την απαγωγή θερμότητας με υψηλή θερμική αγωγιμότητα, μπορεί να λύσει τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα τρέχοντα συστήματα ψύξης.
Σε αυτήν την περίπτωση, η επίστρωση επικεντρώνεται στην πλήρη περιτύλιξη της συσκευής, καλύπτοντας έτσι όλες τις εκτεθειμένες επιφάνειες. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για συμβατικές μεθόδους απαγωγής θερμότητας που χρησιμοποιούν μόνο διαχύτες και ψύκτρες στην κορυφή, παραβλέποντας το γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας παράγεται κάτω από την ηλεκτρονική συσκευή.
«Αυτή η τεχνολογία συνδυάζει δύο ξεχωριστές προσεγγίσεις θερμικής διαχείρισης: ψύξη σε επίπεδο συσκευής σε στενή σύνδεση και διάχυση θερμότητας σε επίπεδο πλάκας.»
– Νέναντ Μίλκοβιτς, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογίας στο UIUC και σύμβουλος του Gebrael.
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της απλής ρύθμισης είναι ότι αυξάνει την ισχύ ανά μονάδα όγκου έως και 740% , καθώς δεν καταλαμβάνει σχεδόν καθόλου χώρο. Αυτό σημαίνει ότι εγγυάται μια ριζική αύξηση της απόδοσης, κάτι που δεν παρατηρείται στις τρέχουσες ψύκτρες.
Επιπλέον, το σύστημα είναι κατασκευασμένο από ένα ενιαίο κομμάτι , καθώς η συσκευή και η χάλκινη ψύκτρα είναι ενσωματωμένα σε μία μονάδα. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχει ανάγκη για υλικό θερμικής διεπαφής ή ξεχωριστή ψύκτρα, τα οποία είναι ογκώδη και τείνουν να μειώνουν την ισχύ του εξοπλισμού επηρεάζοντας αρνητικά τη θερμική απόδοση.
Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι το σύστημα είναι πολύ οικονομικό . Ο χαλκός είναι πολύ φθηνότερος από το διαμάντι και δεν υπάρχει ανάγκη χρήσης πρόσθετου υλικού που θα αύξανε το κόστος. Αυτό διαφέρει από τους διαμαντένιους διανομείς θερμότητας, οι οποίοι χρησιμοποιούνται κυρίως σε επίπεδο τσιπ και είναι ακριβοί.
Επιπλέον, η ευκολία εφαρμογής αυτής της θερμικής επίστρωσης χαλκού είναι ένα ακόμη πλεονέκτημα που επισημάνθηκε από τον Gebrael και την ομάδα του. Δεδομένου ότι η διαδικασία εφαρμογής πραγματοποιείται εντός της βιομηχανίας ηλεκτρονικών ειδών , αυτό το χαρακτηριστικό αυξάνει την απλότητα της καινοτόμου λύσης.
Η φάση της έρευνας απέδωσε ενδιαφέροντα δεδομένα
Το έργο, που περιγράφεται ως «σύστημα ψύξης υψηλής απόδοσης μέσω της ενσωμάτωσης χαλκού σε ηλεκτρονικές συσκευές » , βρίσκεται ακόμη σε φάση έρευνας . Μέχρι στιγμής, το έγγραφο που δημοσιεύθηκε δημόσια δείχνει ότι οι επιστρώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο στον αέρα όσο και στο νερό.
Αυτή η δήλωση έχει θετικό αντίκτυπο στις εφαρμογές «ψύξης με εμβάπτιση» . Αυτές περιλαμβάνουν την τοποθέτηση ηλεκτρονικών συσκευών απευθείας σε ένα μη αγώγιμο ρευστό, έτσι ώστε η θερμότητα να μεταφέρεται από τα εξαρτήματα στο ρευστό χωρίς μεσάζοντες . Αυτός είναι ένας βασικός μηχανισμός για την αύξηση της πυκνότητας υλικού, τη βελτίωση της αξιοποίησης του επεξεργαστή και την απλοποίηση της συντήρησης.
Αυτή η τεχνική επίστρωσης εξαλείφει τις μεγάλες εκκενώσεις χαλκού ή αλουμινίου. Είναι μια πολύ πιο συμπαγής λύση για την απαγωγή της θερμότητας μακριά από επεξεργαστές και μνήμη υψηλής ταχύτητας.
Προς το παρόν, η ομάδα της Nature Electronics δοκιμάζει την αξιοπιστία της επίστρωσης χρησιμοποιώντας περιβάλλοντα υψηλής τάσης, βράζοντα διηλεκτρικά υγρά και βραστό νερό. Ενώ η αρχική εργασία έχει επικεντρωθεί σε απλές πλακέτες δοκιμών , τονίζουν ότι θα εφαρμόσουν τις επιστρώσεις σε μονάδες ισχύος και GPU σε μεγάλη κλίμακα.
Αργότερα, οι ερευνητές σχεδιάζουν να δοκιμάσουν την ανθεκτικότητα της επίστρωσης , κάτι που θα είναι το πιο σημαντικό βήμα προς την αποδοχή της από τη βιομηχανία. Επειδή πρόκειται για μια τόσο φθηνή και απλή τεχνολογία, μπορεί να εγείρει πολλά ερωτήματα σε σύγκριση με ό,τι συναντάται συνήθως στην αγορά. Χωρίς αυτήν, η τεχνολογία απαγωγής θερμότητας θα πρέπει να συνεχίσει να βασίζεται σε συμβατικές μεθόδους ψύξης CPU και GPU.
