211service.com
Aušinimo lustai su termoelektrika
Jei galėtumėte pašalinti kompiuterio grandinių sluoksnius ir paliesti pagrindinį procesorių, kol jis paleis vaizdo įrašą, pajustumėte jo pūslingą karštį, kuris gali viršyti 100 °C. Toks karštis, natūralus šalutinis elektronų judėjimo per tranzistorius produktas, gali trukdyti veikimui ir net sugadinti procesorių ilgainiui. Tradiciškai inžinieriai naudojo paprastas varines plokštes, kad pašalintų šilumą, ir ventiliatorius arba skysčių aušinimo sistemas. Tačiau šios sistemos yra didelės apimties ir gali išeikvoti energiją.
Traškučių atšaldymas: Aukščiau parodytas termoelektrinis aušintuvas (centrinis auksinis kvadratas) yra pritvirtintas prie varinės plokštės, kuri naudojama šilumai skleisti nuo karštų drožlių taškų.
Dabar „Intel“, Šiaurės Karolinos RTI International ir Arizonos valstijos universiteto mokslininkai įrodė, kad įmanoma sukurti efektyvų mikrošaldytuvą, kuris gali nukreipti į karštąsias lustų vietas, taupant energiją ir erdvę bei efektyviau aušinant visą sistemą. Jų darbas taip pat pirmą kartą parodo, kad termoelektrinę medžiagą galima integruoti į lustų pakuotę, todėl technologija tampa praktiškesnė nei bet kada anksčiau. Ką tik buvo paskelbtas dokumentas, kuriame išsamiai aprašomas tyrimas Gamtos nanotechnologijos .
Pagrindinė technologija, naudojama lustui atšaldyti, termoelektrinis aušintuvas, nėra nauja, aiškina Rama Venkatasubramanianas , RTI International Kietojo kūno energetikos centro vyresnysis mokslo direktorius. A Gamta 2001 m. popieriuje jis ir jo komanda parodė, kad medžiaga, vadinama nanostruktūrine plonasluoksne supergardele, turi geresnes šilumines savybes nei kitų tipų plonos termoelektrinės medžiagos: supergardelė gerai praleidžia elektrą, bet trukdo šilumos srautui. Kai per medžiagą patenka elektros srovė, jos temperatūra gali nukristi iki maždaug 55 °C.
Žmonės daugelį metų kalba apie didelio efektyvumo termoelektrinių medžiagų naudojimą karštoms lustų vietoms vėsinti, sako „Intel“ vadovas Ravi Prasheris. Jis sako, kad dalis priežasčių, kodėl jam ir jo kolegoms pavyko pasiekti sėkmės, yra tai, kad jie naudojo medžiagą, kuri pasižymėjo išskirtinėmis šiluminėmis savybėmis, ir pasikliovė „Intel“ žiniomis apie lustų pakavimą, kad sukurtų integruotą termoelektrinę sistemą, kuri buvo sukurta taip, kad tilptų lusto korpuso ribos.
Norėdami įdėti mikrošaldytuvą į lustų pakuotę, inžinieriai sumontavo aušintuvą ant vario kvadrato, kaip ir tas tipas, kuris jau naudojamas drožlių pakuotėse šilumai išsklaidyti. Paprastai šis vario gabalas glaudžiai liečiasi su lustu, tačiau mokslininkai įdėjo 0,4 milimetro kvadratinį aušintuvą tarp lusto ir vario. Kai mikrošaldytuvas buvo įjungtas, jis atvėsino vietinę lusto sritį maždaug 15 °C. Tai yra reikšminga, sako Venkatasubramanianas, nes paprastai kalbant apie kiekvieną lusto temperatūros padidėjimą penkiais laipsniais pastebimai sumažėja lusto patikimumas ir našumas. Demonstracijoje tyrėjai naudojo tik vieną mikrošaldymo įrenginį, bet numatė naudoti tris ar keturis viename mikroschemoje, kad padengtų karščiausias vietas.
Tačiau našumas net nebuvo artimas maksimaliam aušinimo kiekiui, kurį gali mikrošaldytuvas, kai jis nėra tik lusto korpuse. Mes nustatėme gerą našumą, sako Venkatasubramanianas, tačiau vis dar yra daug iššūkių. Kai inžinieriai įdeda aušintuvą į pakuotę, yra keletas papildomų kontaktinių taškų, kur aušintuvas yra prijungtas prie varinės plokštės ir pakavimo elektronikos, sako jis. Prasher paaiškina, kad šių kontaktų šiluminės charakteristikos vaidina svarbų vaidmenį mažinant aušintuvo efektyvumą: savaime [šiluminių kontaktų varžos mažinimas] yra svarbi tyrimų sritis. Jis sako, kad žmonės tyrinėja įvairių tipų lydmetalius ir net anglies nanovamzdelius, kad sumažintų atsparumą sąsajoje, tačiau problema vis dar turi būti išspręsta.
Nepriklausomai nuo to, Ali Shakouri , elektros inžinerijos profesorius iš Kalifornijos universiteto Santa Kruze, yra sužavėtas iki šiol atliktu darbu. Tai geras pasiekimas, sako jis. Idėja [kad] mikroprocesoriuje yra netolygus temperatūros pasiskirstymas ir kad selektyviai vėsindami tam tikras vietas galite geriau atlikti darbą ir sutaupyti energijos, sklando jau kurį laiką, bet anksčiau tai nebuvo pademonstruota mikroschemoje. .
Shakouri pažymi, kad mikroprocesorių pramonei pereinant prie kelių branduolių ar apdorojimo centrų naudojimo luste, karštųjų taškų problema tik dar labiau pablogės, nes darbo krūvis perkeliamas iš branduolio į branduolį, todėl atsiranda trumpalaikių karštųjų taškų. Ventiliatoriai, šiandien naudojami daugelyje kompiuterių, nereaguoja greitai ar efektyviai. Pasak jo, jei galėtumėte pasirinktinai turėti mikrošaldytuvus kelių branduolių luste, galėtumėte sumažinti galią ir padidinti našumą.
Tyrėjai neturi komercializavimo laiko juostos. Šiuo metu, nors aušintuvą būtų galima įdėti į tradicinę lustų pakuotę, jis vis tiek būtų pernelyg brangus. Galų gale, sako Venkatasubramanianas, aušintuvo pridėjimas iš esmės yra visiškai naujas elektronikos sluoksnis į lustą. Jis sako, kad jei bus galima išspręsti šių aušintuvų kainą ir mastelį, jis yra įsitikinęs, kad jie ras rinką.