微小的离子泵在冷却热电脑芯片中套装新标准

华盛顿大学研究人员已经成功地建造了一个微小的冷却装置,以适应可以与最小微电子元件可靠和有效地工作的计算机芯片。

使用电荷在芯片表面形成冷却空气射流的装置可能对推进计算机技术至关重要,因为未来的芯片将更小,更紧密地填充并且可能会比今天更热’S芯片。结果,明天’S计算机需要冷却系统比今天使用的风扇和散热器更有效。

“通过该泵,我们能够将整个冷却系统右键集成到芯片上,”亚历山大Mamishev表示,项目电气工程和主要调查员副教授。“这允许在刚刚未活的应用程序和空间中冷却’真的要做。”Mamishev添加了Micro-泵的第一次在使用此方法的规模中建立了工作设备的第一次。

“这个想法已经存在了几年,” he said. “但直到现在它’在工作原型方面被实际证明。”

Mamishev和博士生Nels Jewell-Larsen和Chi-Peng Hsu在今年夏天早些时候在美国机械工程师/美国机械工程师协会联合热物理和传热会议上提出了一篇论文,并计划提供额外的演示这个秋天。此外,UW研究人员和合作者与Kronos先进技术和英特尔公司已被授予该项目的第二阶段的西雅图华盛顿科技中心100,000美元。

该装置利用电场来加速空气,仅通过使用传统鼓风机来加速以前可能的速度。试运行表明,原型装置在仅0.6瓦的电力下显着冷却了主动加热的表面。

原型冷却芯片包含两个基本组件:发射器和收集器。发射器的尖端半径约为1微米 - 这么小的,高达300个尖端可以穿过人的头发。尖端产生空气离子,电荷颗粒,其被推动到电池表面的电场。随着离子从尖端行进到收集器时,它们会产生一个穿过芯片的空气喷射,用它带来热量。可以通过改变发射器和收集器之间的电压来控制气流的体积。

该研究结果对于未来的计算应用很重要,这将包含更密集的电路来提高计算能力。更多电路等于更高的热量,更重要的是,创新冷却技术更加庞大,嘈杂和相对低效的风扇和散热器 - 金属板与翅片增加,以增加表面积并有助于散热。芯片中的循环液体吸取热量是一种可能性,但电脑芯片和液体唐’混合得很好;冷却系统分解的成本可能是陡峭的。

“我们的目标是开发能够在下一代微芯片上建立的先进冷却系统,”Jewell-Larsen说。“这种系统可以处理未来筹码的增加的发热和事实,即它们将在整个计算机或电子设备中分布。” Added Mamishev: “它承诺在热管理策略和设计中具有新的维度。”

他补充说,一些挑战仍然存在。人们涉及开发数学模型,以控制具有内置冷却器的广大芯片系统。“这些泵最终是非常复杂的动态系统,” Mamishev said. “您在微观尺寸,电流动力学力,电场和移动电荷上流动。”

第二个挑战是识别用于高性能和耐用的建筑设备中使用的最佳材料。“有证据表明纳米管和其他纳米结构可以产生显着的性能收益,”Jewell-Larsen说。“那些是我们目前正在追求的途径。 ”

华盛顿大学



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