Tarek Gebrael , inžinier na University of Illinois, je hlavným autorom projektu „Nature Electronics “, ktorý navrhuje novú metódu chladenia s použitím povlaku na báze medi. Tento systém je veľmi lacný, ľahko implementovateľný a veľmi prospešný pre zlepšenie výkonu zariadení, radikálne zvýšenie spracovateľskej kapacity a vyžaduje minimálny priestor. Toto riešenie problémov, ktoré predstavujú existujúce chladiace systémy, bolo potvrdené 29. mája.
Spoločnosť Gebrael spolu s ďalšími odborníkmi potvrdzuje, že ich iniciatíva je v súčasnosti vo fáze výskumu . To im umožní zaručiť spoľahlivosť a trvanlivosť povlakov, ktoré sú nevyhnutné pre prijatie v priemysle . Preto je identifikovaný ako plán, ktorý predstavuje významný krok k prechodu na priemyselnú a komerčnú výrobu pre rôzne aplikácie vrátane chladenia výkonovej elektroniky, chladenia elektrických strojov a tepelného manažmentu dátových centier.
Takto funguje tento tepelný medený povlak
Myšlienkou Tareka Gebraela a jeho tímu je vytvoriť tepelný medený povlak , ktorý by obalil všetky povrchy generujúce teplo, podobne ako vrstva farby. Keďže ide o materiál používaný na odvod tepla s vysokou tepelnou vodivosťou, môže vyriešiť problémy, ktorým čelia súčasné chladiace systémy.
V tomto prípade sa povlak zameriava na úplné obalenie zariadenia, čím pokrýva všetky exponované povrchy. To eliminuje potrebu konvenčných metód odvádzania tepla, ktoré používajú iba difúzory a chladiče na vrchu, pričom sa prehliada skutočnosť, že väčšina tepla sa generuje pod elektronickým zariadením.
„Táto technológia kombinuje dva samostatné prístupy k tepelnému riadeniu: chladenie na úrovni zariadenia v blízkosti spojov a difúziu tepla na úrovni dosiek.“
– Nenad Miljkovič, docent strojárstva a inžinierstva na UIUC a poradca spoločnosti Gebrael.
Jednou z hlavných výhod tejto jednoduchej úpravy je, že zvyšuje výkon na jednotku objemu až o 740 % , pretože nezaberá takmer žiadny priestor. To znamená, že zaručuje radikálne zvýšenie výkonu, čo je niečo, čo sa u súčasných chladičov nevidí.
Systém je navyše vyrobený z jedného kusu , pretože zariadenie a medený chladič sú integrované do jednej jednotky. Je to preto, že nie je potrebný tepelnoizolačný materiál ani samostatný chladič, ktoré sú objemné a majú tendenciu znižovať výkon zariadenia negatívnym vplyvom na tepelný výkon.
Ďalšou výhodou je, že systém je veľmi úsporný ; meď je oveľa lacnejšia ako diamant a nie je potrebné používať ďalší materiál, ktorý by zvyšoval náklady. To sa líši od diamantových rozvádzačov tepla, ktoré sa väčšinou používajú na úrovni čipu a sú drahé.
Ďalšou výhodou , ktorú zdôraznili Gebrael a jeho tím, je jednoduchosť implementácie tohto tepelného medeného povlaku. Keďže proces aplikácie sa vykonáva v elektronickom priemysle , táto vlastnosť zvyšuje jednoduchosť inovatívneho riešenia.
Výskumná fáza priniesla zaujímavé údaje
Projekt, opísaný ako „vysokoúčinný chladiaci systém prostredníctvom integrácie medi do elektronických zariadení “ , je stále vo fáze výskumu . Zatiaľ zverejnený dokument ukazuje, že povlaky sa dajú použiť vo vzduchu aj vo vode.
Toto vyhlásenie má pozitívny vplyv na aplikácie „ponorného chladenia“ . Tie zahŕňajú umiestnenie elektronických zariadení priamo do nevodivej kvapaliny, takže teplo sa prenáša z komponentov do kvapaliny bez sprostredkovateľov . Toto je kľúčový mechanizmus na zvýšenie hustoty hardvéru, zlepšenie využitia procesora a zjednodušenie údržby.
Táto technika povrchovej úpravy eliminuje veľké výboje z medi alebo hliníka. Je to oveľa kompaktnejšie riešenie na odvádzanie tepla od vysokorýchlostných procesorov a pamätí.
Tím Nature Electronics zatiaľ testuje spoľahlivosť povlaku pomocou prostredia s vysokým napätím, vriacich dielektrických kvapalín a vriacej vody. Zatiaľ čo počiatočná práca sa zameriavala na jednoduché testovacie dosky , zdôrazňujú, že povlaky budú vo veľkom meradle implementovať na výkonové moduly a grafické procesory.
Neskôr výskumníci plánujú otestovať odolnosť povlaku , čo bude najdôležitejší krok k jeho prijatiu v priemysle. Keďže ide o takú lacnú a jednoduchú technológiu, môže vyvolať množstvo otázok v porovnaní s tým, čo sa bežne nachádza na trhu. Bez nej sa technológia odvodu tepla bude musieť naďalej spoliehať na konvenčné metódy chladenia CPU a GPU.
