El PiBe TiGrE
08-11-2006, 04:53 PM
Microtecnologías para enfriar los chips de computadoras
http://www.infobaeprofesional.com/images/spacer.gif Es una necesidad en aumento debido a la gran cantidad de calor liberada por los procesadores más poderosos y la energía adicional para enfriar los chips
http://www.infobaeprofesional.com/images/space.gif En la conferencia BroadGroup de Energía y Enfriamiento los investigadores de IBM presentaron un método para mejorar el enfriamiento de chips de computadoras. Se trata de una necesidad creciente debido a la gran cantidad de calor liberada por los procesadores más poderosos y la energía adicional necesaria para remover las altas temperaturas.
La técnica, llamada de “tecnología de interfaz de alta conductividad térmica”, permite un perfeccionamiento doble en la remoción de calor con relación a los métodos actuales, lo que facilita el desarrollo continuado de nuevos productos electro-electrónicos a través del uso de chips más poderosos, sin sistemas complejos y caros para simplemente enfriarlos.
Mientras el desempeño del chip continúa progresando de acuerdo con la ley de Moore, el enfriamiento eficiente del chip se volvió uno de los problemas más acuciantes para los diseñadores de productos electro-electrónicos.
El método usado por IBM trata del punto de conexión entre el chip calentado y los diversos componentes de enfriamiento usados actualmente para retirar el calor, incluyendo heat sinks.
Usando microtecnología, los investigadores de IBM desarrollaron una cápsula para el chip con una red de canales ramificados en forma de árbol en su superficie. El estándar es desarrollado de forma que cuando se aplica la presión, la pasta que se coloca normalmente en esta interfaz para ofrecer enfriamiento se desparrame igualmente y la presión permanezca uniforme a lo largo del chip. Así se puede obtener la uniformidad correcta con hasta dos veces menos presión, y un transporte de calor hasta diez veces más eficiente por la interfaz.
Préstamo de la biología
Este proyecto para el enfriamiento del chip es prestado de la biología. Sistemas de canales jerárquicos se pueden encontrar muchas veces en la naturaleza, por ejemplo, en hojas de árboles, raíces, o sistema de circulación humano. Pueden servir grandes volúmenes con poca energía, lo que es crucial en organismos con más de algunos milímetros. Sistemas antiguos de irrigación también usaron el mismo método.
El prototipo demostrado forma parte de una iniciativa de las organizaciones de Investigación y Desarrollo de IBM para mejorar el desempeño de las próximas y futuras generaciones de sistemas de computadora.
El obstáculo del enfriamiento resulta de la necesidad de chips de computadora cada vez más poderosos y es una de las más graves restricciones al desempeño total del chip. Los chips de alto desempeño actuales generan una densidad de energía de 100 vatios por centímetro cuadrado, un orden de grandeza mayor que una típica cocina eléctrica. Los chips futuros tal vez lleguen a densidades de energía aún mayores, lo que podría crear una temperatura de superficie próxima a la del sol (aproximadamente 6.000 °C), si no se los enfría.
Las tecnologías de enfriamiento actuales, principalmente basadas en conducción de aire forzado (ventiladores) soplando el calor a través de heat sinks con palas espaciadas de forma compacta, llegaron esencialmente a sus límites con la actual generación de productos electrónicos. Para tornar las cosas peores, la energía necesaria para enfriar los sistemas de computadora se está aproximando rápidamente de la energía usada para cálculos, casi doblando de esta forma, la necesidad de energía total.
“Enfriar es un desafío holístico a partir de cada transistor hasta el datacenter. Las técnicas de energía, traídas lo más próximo posible del chip, donde el enfriamiento es necesario, serán cruciales para cuidar de los problemas de energía y enfriamiento”, dijo Bruno Michel, gerente del grupo de investigación Advanced Thermal Packaging en el laboratorio de IBM en Zurich.
Mirando más allá de los sistemas de enfriamiento por aire, los investigadores de Zurich están llevando sus conceptos aún más al frente del diseño de canales ramificados, y están desarrollando un nuevo método de enfriamiento con agua. Llamado de influencia directa a chorro, arroja agua en la parte posterior del chip y aspira el agua de nuevo en un sistema perfectamente cerrado, que usa una disposición de más de 50.000 chorros minúsculos, y una complicada arquitectura de retorno ramificada en forma de árbol.
Al desarrollar un sistema cerrado, no existe posibilidad de que el líquido enfriador entre en las partes electrónicas del chip. Además, el equipo de IBM fue capaz de perfeccionar los recursos de enfriamiento del sistema, desarrollando caminos para aplicarlo directamente en la parte posterior del chip y así evitar las interfaces térmicas resistentes entre el sistema de enfriamiento y la silicona.
El equipo demostró en las experiencias de laboratorio el enfriamiento de las densidades de energía en hasta 370 vatios por centímetro cuadrado con agua como medio de enfriamiento. Esto es seis veces más que los límites actuales de las técnicas de enfriamiento por aire, aproximadamente 75 vatios por centímetro cuadrado. Además, el sistema usa mucho menos energía para bombear que los otros sistemas.
Fuente: http://www.infobaeprofesional.com/interior/index.php?p=nota&idx=35583
http://www.infobaeprofesional.com/images/spacer.gif Es una necesidad en aumento debido a la gran cantidad de calor liberada por los procesadores más poderosos y la energía adicional para enfriar los chips
http://www.infobaeprofesional.com/images/space.gif En la conferencia BroadGroup de Energía y Enfriamiento los investigadores de IBM presentaron un método para mejorar el enfriamiento de chips de computadoras. Se trata de una necesidad creciente debido a la gran cantidad de calor liberada por los procesadores más poderosos y la energía adicional necesaria para remover las altas temperaturas.
La técnica, llamada de “tecnología de interfaz de alta conductividad térmica”, permite un perfeccionamiento doble en la remoción de calor con relación a los métodos actuales, lo que facilita el desarrollo continuado de nuevos productos electro-electrónicos a través del uso de chips más poderosos, sin sistemas complejos y caros para simplemente enfriarlos.
Mientras el desempeño del chip continúa progresando de acuerdo con la ley de Moore, el enfriamiento eficiente del chip se volvió uno de los problemas más acuciantes para los diseñadores de productos electro-electrónicos.
El método usado por IBM trata del punto de conexión entre el chip calentado y los diversos componentes de enfriamiento usados actualmente para retirar el calor, incluyendo heat sinks.
Usando microtecnología, los investigadores de IBM desarrollaron una cápsula para el chip con una red de canales ramificados en forma de árbol en su superficie. El estándar es desarrollado de forma que cuando se aplica la presión, la pasta que se coloca normalmente en esta interfaz para ofrecer enfriamiento se desparrame igualmente y la presión permanezca uniforme a lo largo del chip. Así se puede obtener la uniformidad correcta con hasta dos veces menos presión, y un transporte de calor hasta diez veces más eficiente por la interfaz.
Préstamo de la biología
Este proyecto para el enfriamiento del chip es prestado de la biología. Sistemas de canales jerárquicos se pueden encontrar muchas veces en la naturaleza, por ejemplo, en hojas de árboles, raíces, o sistema de circulación humano. Pueden servir grandes volúmenes con poca energía, lo que es crucial en organismos con más de algunos milímetros. Sistemas antiguos de irrigación también usaron el mismo método.
El prototipo demostrado forma parte de una iniciativa de las organizaciones de Investigación y Desarrollo de IBM para mejorar el desempeño de las próximas y futuras generaciones de sistemas de computadora.
El obstáculo del enfriamiento resulta de la necesidad de chips de computadora cada vez más poderosos y es una de las más graves restricciones al desempeño total del chip. Los chips de alto desempeño actuales generan una densidad de energía de 100 vatios por centímetro cuadrado, un orden de grandeza mayor que una típica cocina eléctrica. Los chips futuros tal vez lleguen a densidades de energía aún mayores, lo que podría crear una temperatura de superficie próxima a la del sol (aproximadamente 6.000 °C), si no se los enfría.
Las tecnologías de enfriamiento actuales, principalmente basadas en conducción de aire forzado (ventiladores) soplando el calor a través de heat sinks con palas espaciadas de forma compacta, llegaron esencialmente a sus límites con la actual generación de productos electrónicos. Para tornar las cosas peores, la energía necesaria para enfriar los sistemas de computadora se está aproximando rápidamente de la energía usada para cálculos, casi doblando de esta forma, la necesidad de energía total.
“Enfriar es un desafío holístico a partir de cada transistor hasta el datacenter. Las técnicas de energía, traídas lo más próximo posible del chip, donde el enfriamiento es necesario, serán cruciales para cuidar de los problemas de energía y enfriamiento”, dijo Bruno Michel, gerente del grupo de investigación Advanced Thermal Packaging en el laboratorio de IBM en Zurich.
Mirando más allá de los sistemas de enfriamiento por aire, los investigadores de Zurich están llevando sus conceptos aún más al frente del diseño de canales ramificados, y están desarrollando un nuevo método de enfriamiento con agua. Llamado de influencia directa a chorro, arroja agua en la parte posterior del chip y aspira el agua de nuevo en un sistema perfectamente cerrado, que usa una disposición de más de 50.000 chorros minúsculos, y una complicada arquitectura de retorno ramificada en forma de árbol.
Al desarrollar un sistema cerrado, no existe posibilidad de que el líquido enfriador entre en las partes electrónicas del chip. Además, el equipo de IBM fue capaz de perfeccionar los recursos de enfriamiento del sistema, desarrollando caminos para aplicarlo directamente en la parte posterior del chip y así evitar las interfaces térmicas resistentes entre el sistema de enfriamiento y la silicona.
El equipo demostró en las experiencias de laboratorio el enfriamiento de las densidades de energía en hasta 370 vatios por centímetro cuadrado con agua como medio de enfriamiento. Esto es seis veces más que los límites actuales de las técnicas de enfriamiento por aire, aproximadamente 75 vatios por centímetro cuadrado. Además, el sistema usa mucho menos energía para bombear que los otros sistemas.
Fuente: http://www.infobaeprofesional.com/interior/index.php?p=nota&idx=35583