Illinoisin yliopiston insinööri Tarek Gebrael on "Nature Electronics " -projektin pääkirjoittaja. Projektissa ehdotetaan uutta jäähdytysmenetelmää kuparipohjaisen pinnoitteen avulla. Tämä järjestelmä on erittäin edullinen, helppo ottaa käyttöön ja erittäin hyödyllinen laitteiden suorituskyvyn parantamiseksi, prosessointikapasiteetin radikaaliksi lisäämiseksi ja tilantarpeen minimoimiseksi. Tämä ratkaisu olemassa olevien jäähdytysjärjestelmien ongelmiin vahvistettiin 29. toukokuuta.
Gebrael vahvistaa muiden asiantuntijoiden tavoin, että heidän aloitteensa on tällä hetkellä tutkimusvaiheessa . Näin he voivat taata pinnoitteiden luotettavuuden ja kestävyyden, jotka ovat olennaisia teollisuuden hyväksynnän kannalta . Näin ollen sitä pidetään suunnitelmana, joka edustaa merkittävää askelta kohti siirtymistä teolliseen ja kaupalliseen tuotantoon erilaisissa sovelluksissa, mukaan lukien tehoelektroniikan jäähdytys, sähkökoneiden jäähdytys ja datakeskusten lämmönhallinta.
Näin tämä lämpökuparipinnoite toimii
Tarek Gebraelin ja hänen tiiminsä ideana on luoda lämpöä tuottava kuparipinnoite , joka peittää kaikki lämpöä tuottavat pinnat maalikerroksen tavoin. Koska kyseessä on lämmönpoistoon tarkoitettu materiaali, jolla on korkea lämmönjohtavuus, se voi ratkaista nykyisten jäähdytysjärjestelmien kohtaamia ongelmia.
Tässä tapauksessa pinnoite keskittyy laitteen täydelliseen peittämiseen, peittäen siten kaikki näkyvät pinnat. Tämä poistaa tarpeen perinteisille lämmönpoistomenetelmille, joissa käytetään vain yläpuolella olevia diffuusoijia ja jäähdytyselementtejä, jättäen huomiotta sen tosiasian, että suurin osa lämmöstä syntyy elektronisen laitteen alapuolella.
”Tämä teknologia yhdistää kaksi erillistä lämmönhallintamenetelmää: lähellä liitosta tapahtuvan laitetason jäähdytyksen ja levytason lämmöndiffuusion.”
– Nenad Miljkovic, konetekniikan ja -tieteen apulaisprofessori UIUC:ssa ja Gebraelin neuvonantaja.
Yksi tämän yksinkertaisen säädön tärkeimmistä eduista on, että se lisää tehoa tilavuusyksikköä kohden jopa 740 % , koska se vie lähes oleellisen vähän tilaa. Tämä tarkoittaa, että se takaa radikaalin suorituskyvyn kasvun, jota ei ole nähty nykyisissä jäähdytyselementeissä.
Lisäksi järjestelmä on valmistettu yhdestä kappaleesta , koska laite ja kuparinen jäähdytyselementti on integroitu yhdeksi yksiköksi. Tämä johtuu siitä, että lämpörajapintamateriaalia tai erillistä jäähdytyselementtiä ei tarvita, jotka molemmat ovat tilaa vieviä ja yleensä vähentävät laitteen tehoa vaikuttamalla negatiivisesti lämpöominaisuuksiin.
Toinen etu on, että järjestelmä on erittäin taloudellinen ; kupari on paljon halvempaa kuin timantti, eikä ole tarvetta käyttää lisämateriaalia, joka nostaisi kustannuksia. Tämä on toisin kuin timanttilämmönlevittimet, joita käytetään enimmäkseen sirutasolla ja jotka ovat kalliita.
Lisäksi tämän lämpökuparipinnoitteen helppo käyttöönotto on toinen Gebraelin ja hänen tiiminsä korostama etu. Koska levitysprosessi suoritetaan elektroniikkateollisuudessa , tämä ominaisuus lisää innovatiivisen ratkaisun yksinkertaisuutta.
Tutkimusvaihe on tuottanut mielenkiintoista tietoa
Projekti, jota kuvaillaan "tehokkaaksi jäähdytysjärjestelmäksi integroimalla kupari elektronisiin laitteisiin " , on vielä tutkimusvaiheessa . Julkaistu dokumentti osoittaa toistaiseksi, että pinnoitteita voidaan käyttää sekä ilmassa että vedessä.
Tällä julistuksella on myönteinen vaikutus "upotusjäähdytys" -sovelluksiin . Näissä elektroniset laitteet sijoitetaan suoraan johtamattomaan nesteeseen, jotta lämpö siirtyy komponenteista nesteeseen ilman välikäsiä . Tämä on keskeinen mekanismi laitteistotiheyden lisäämiseksi, prosessorin käyttöasteen parantamiseksi ja ylläpidon yksinkertaistamiseksi.
Tämä pinnoitustekniikka poistaa suuret kupari- tai alumiinipurkaukset. Se on paljon kompaktimpi ratkaisu lämmön johtamiseen pois nopeista prosessoreista ja muistista.
Nature Electronics -tiimi testaa tällä hetkellä pinnoitteen luotettavuutta korkeajännitteisissä ympäristöissä, kiehuvissa dielektrisissä nesteissä ja kiehuvassa vedessä. Vaikka alustava työ on keskittynyt yksinkertaisiin testilevyihin , he korostavat, että he aikovat ottaa pinnoitteet käyttöön tehomoduuleissa ja näytönohjaimissa laajamittaisesti.
Myöhemmin tutkijat aikovat testata pinnoitteen kestävyyttä , ja tämä on tärkein askel kohti alan hyväksyntää. Koska kyseessä on niin halpa ja yksinkertainen tekniikka, se saattaa herättää lukuisia kysymyksiä verrattuna markkinoilla yleisesti käytettyyn tekniikkaan. Ilman sitä lämmönpoistotekniikan on edelleen turvauduttava perinteisiin suorittimen ja näytönohjaimen jäähdytysmenetelmiin.
