Tarek Gebrael , inginer la Universitatea din Illinois, este autorul principal al lucrării „Nature Electronics ”, un proiect care propune o metodă inovatoare de răcire folosind un strat pe bază de cupru. Acest sistem este foarte ieftin, ușor de implementat și extrem de benefic pentru îmbunătățirea performanței echipamentelor, creșterea radicală a capacității de procesare și necesitarea unui spațiu minim. Această soluție la problemele prezentate de sistemele de răcire existente a fost confirmată pe 29 mai.
Împreună cu alți experți, Gebrael confirmă că inițiativa lor se află în prezent în faza de cercetare . Acest lucru le va permite să garanteze fiabilitatea și durabilitatea acoperirilor, esențiale pentru acceptarea în industrie . Astfel, este identificat ca un plan care reprezintă un pas semnificativ către tranziția către producția industrială și comercială pentru diverse aplicații, inclusiv răcirea electronicii de putere, răcirea mașinilor electrice și managementul termic al centrelor de date.
Iată cum funcționează acest strat termic de cupru
Ideea lui Tarek Gebrael și a echipei sale este de a crea un strat termic de cupru care să învelească toate suprafețele generatoare de căldură, la fel ca un strat de vopsea. Deoarece este un material folosit pentru disiparea căldurii cu conductivitate termică ridicată, poate rezolva problemele cu care se confruntă sistemele de răcire actuale.
În acest caz, stratul de acoperire se concentrează pe învelirea completă a dispozitivului, acoperind astfel toate suprafețele expuse. Acest lucru elimină necesitatea metodelor convenționale de disipare a căldurii care utilizează doar difuzoare și radiatoare în partea superioară, trecând cu vederea faptul că cea mai mare parte a căldurii este generată sub dispozitivul electronic.
„Această tehnologie combină două abordări separate de gestionare termică: răcirea la nivel de dispozitiv cu joncțiune închisă și difuzia căldurii la nivel de placă.”
– Nenad Miljkovic, profesor asociat de științe și inginerie mecanică la UIUC și consilier la Gebrael.
Unul dintre principalele avantaje ale acestei ajustări simple este creșterea puterii pe unitatea de volum cu până la 740% , deoarece ocupă aproape zero spațiu. Aceasta înseamnă că garantează o creștere radicală a performanței, lucru neîntâlnit la radiatoarele actuale.
În plus, sistemul este realizat dintr-o singură piesă , deoarece dispozitivul și radiatorul de cupru sunt integrate într-o singură unitate. Acest lucru se datorează faptului că nu este nevoie de un material de interfață termică sau de un radiator separat, ambele fiind voluminoase și tinzând să reducă puterea echipamentului prin impactul negativ asupra performanței termice.
Un alt avantaj este că sistemul este foarte economic ; cuprul este mult mai ieftin decât diamantul și nu este nevoie să se utilizeze un material suplimentar care ar crește costurile. Acest lucru este diferit de dispersoarele de căldură cu diamant, care sunt utilizate mai ales la nivel de cip și sunt scumpe.
În plus, ușurința implementării acestei acoperiri termice cu cupru este un alt avantaj evidențiat de Gebrael și echipa sa. Întrucât procesul de aplicare se desfășoară în industria electronică , această caracteristică sporește simplitatea soluției inovatoare.
Faza de cercetare a furnizat date interesante
Proiectul, descris ca un „sistem de răcire de înaltă eficiență prin integrarea cuprului în dispozitive electronice ” , se află încă în faza de cercetare . Până în prezent, documentul publicat arată că acoperirile pot fi utilizate atât în aer, cât și în apă.
Această declarație are un impact pozitiv asupra aplicațiilor de „răcire prin imersie” . Acestea implică plasarea dispozitivelor electronice direct într-un fluid neconductor, astfel încât căldura să fie transferată de la componente la fluid fără intermediari . Acesta este un mecanism cheie pentru creșterea densității hardware, îmbunătățirea utilizării procesorului și simplificarea întreținerii.
Această tehnică de acoperire elimină descărcările mari de cupru sau aluminiu. Este o soluție mult mai compactă pentru disiparea căldurii departe de procesoarele și memoria de mare viteză.
Deocamdată, echipa Nature Electronics testează fiabilitatea acoperirii folosind medii de înaltă tensiune, fluide dielectrice clocotite și apă clocotită. Deși lucrările inițiale s-au concentrat pe plăci de testare simple , ei subliniază faptul că vor implementa acoperirile pe module de alimentare și GPU-uri la scară largă.
Ulterior, cercetătorii intenționează să testeze durabilitatea stratului de acoperire , iar acesta va fi cel mai important pas către acceptarea în industrie. Deoarece este o tehnologie atât de ieftină și simplă, ar putea ridica numeroase întrebări în comparație cu ceea ce se găsește în mod obișnuit pe piață. Fără ea, tehnologia de disipare a căldurii va trebui să continue să se bazeze pe metodele convenționale de răcire a CPU-ului și GPU-ului.
