Intel trabaja en refrigeración interna para microprocesadores

[Tenshi]

Actualmente los fabricantes utilizan bases y disipadores de cobre y aluminio más ventiladores, entre los métodos más convencionales para refrigerar chips (Procesadores, GPU, chips de memoria etc), entre otros métodos más extremos como refrigeración por agua, hielo seco, nitrógeno liquido que generalmente usan los entusiastas para fines deportivos, pero estos traen la desventaja de que son más voluminosos, consumen energía o provocan ruido mientras refrigeran, pero ¿que pasa si incorporamos un refrigerante dentro del mismo chip?

Investigaciones hechas por ingenieros de Intel, el RTI International de Carolina del Norte y la Universidad del estado de Arizona, han demostrado que es posible construir un sistema basado en un micro refrigerante eficiente dentro del mismo chips para poder disipar el calor en los puntos más calientes dentro de un chip (hot spot), este sistema permite entre otras cosas ahorrar energía y espacio respecto a los sistemas convencionales, además de brindar una refrigeración más eficiente. El trabajo de los investigadores demuestra por primera vez, que es posible integrar material termoeléctrico dentro del un chip, haciendo la tecnología mucho más practica que antes.

La tecnología para refrigerar el chip, no es nueva explica Rama Venkatasubramanian, director de investigación en el “Center for Solid State Energetics” de “RTI International”, en la revista Nature del 2001, el y su equipo mostraban un material llamado “nanostructured thin-film superlattice” no se como traducirlo de forma coherente pero es una especie de película delgada nanoestructurada, la cual en ese entonces mostraba propiedades térmicas superiores que otro tipo de materiales delgados termoeléctricos. Este material conduce bien la electricidad, pero impide el flujo de calor, cuando una corriente eléctrica pasa a través de este material, su temperatura puede bajar sobre los 55º Celsius.

“La gente ha estado hablando durante años acerca de la utilización de material termoeléctrico altamente eficiente para refrigerar los puntos calientes de un chips”, dice el Ravi Prasher de Intel, él comenta que una de las razones para que el y sus colegas hayan tenido éxito, es por que han usado un material que ha mostrado propiedades térmicas excepcionales, y que además se basaron en el conocimiento de Intel para fabricar chips y así poder integrar un sistema termoeléctrico que fue diseñado justamente para integrarlo dentro del chip.

Los ingenieros para poder poner el micro refrigerante en el chip, integraron este en una especie de superficie cuadrada de cobre, similar a las bases de disipación de algunos sistemas convencionales de refrigeración, justo en el medio integraron el micro refrigerante de 0.4 milímetros cuadrado (entre el chip y la base de cobre), cuando el micro refrigerante fue encendido, pudo enfriar la zona o punto caliente en unos 15º Celsius. Esto es significativo, dice Venkatasubramanian, porque en términos generales, para cada incremento de temperatura de cinco grados en el chip, existe una marcada disminución de la fiabilidad y el rendimiento.

Chip chilling: El refrigerante termoeléctrico se muestra arriba (en el centro) está conectado a una placa de cobre que se utiliza para dispersar el calor fuera de los puntos calientes en el chip. Creditos: Intel

De todos modos los investigadores dicen que aún no están cerca del máximo potencial de refrigeración de este micro refrigerante, “Hemos encontrado un buen desempeño pero todavía hay un montón de desafíos.” Dice Venkatasubramanian., ya que cuando los ingenieros ponen el refrigerador en el interior del chip, hay una serie de puntos de contacto donde el refrigerante puede ser conectado con la placa de cobre y el empaque electrónico. Prasher por su parte explica que las características térmicas de estos contactos desempeñan un papel significativo en la reducción de la eficiencia del refrigerador. Se están estudiando diferentes tipos de soldadura e incluso los nanotubos de carbono (considerados por muchos expertos como el material de interfase térmico del futuro, debido a sus excelentes propiedades de conducción térmica, que según estimaciones son 5 veces mejores el cobre) para reducir la resistencia a la interfaz, pero el problema aún no se ha resuelto.

Independientemente, Ali Shakouri, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de California, Santa Cruz, está impresionado por el trabajo realizado hasta la fecha. “Este es un buen logro”, dice. “La idea de que existe una desigual distribución de la temperatura en un microprocesador, y que mediante la elección selectiva de ciertos lugares se puede hacer un mejor trabajo y ahorrar energía.

Shakouri apunta que a medida que la industria de microprocesadores se mueve hacia la utilización de varios núcleos o centros de procesamiento en un chip, el problema de los puntos calientes se agravará, porque el volumen de trabajo se pasó de núcleo a núcleo, creando más puntos aleatorios de temperatura (hot spot o puntos calientes). Además apunta que los ventiladores usados en muchos computadores, no responden rápida y efectivamente, ahora si se pudiera tener micro refrigerante a través de los chips multi-núcleos se podría bajar el consumo y mejorar el rendimiento.

Los investigadores no tienen fechas por ahora para la comercialización de la tecnología, a pesar de que el micro-refrigerante podría incluso ser incorporado en los empaquetados de los chips tradicionales, pero por ahora sería prohibitivamente costoso, después de todo agregar un refrigerante, es esencialmente agregar una nueva capa electrónica a un chip.

El tema suena interesante y los alcances que podría tener este tipo de refrigeración a futuro también, aunque hay que mencionar que esto aun está en estudio y desarrollo, pero los investigadores ya lograron un avance focalizado reduciendo en 15 grados Celsius cierta zona de un chips, un logro que valorable sin dudas.

Fuente: MadboxPC

[Nacho90]

Al fin se dieron cuenta xD

[EDO]

yo me pregunto cuando carajo van a sacar el cable pedorro del cooler del disipador xD

[Yandros]

que groso

[Azghar]

Si se te pincha cagaste :O

[Tenshi]

Misma noticia, ahora publicada en Tendencias21 por Raúl Morales... se las copio porque tiene un poquito más de datos técnicos.

Crean un microrefrigerador para enfríar los chips informáticos

Ingenieros informáticos de Intel, RTI International y Arizona State University han creado unos microrefrigeradores que enfrían “quirúrgicamente” los puntos calientes de los chips. Se trata de dispositivos nanométricos que incorporan una capa muy fina de moléculas termoeléctricas que convierten el calor en electricidad. Según sus creadores, esta tecnología lo que hace es usar electrones para eliminar el calor del chip. Las primeras pruebas ya han demostrado su capacidad de enfriamiento. Ahora, los investigadores tratan de dar con materiales capaces de conducir mejor el calor para mejorar todavía más esta capacidad de enfriamiento. Gracias estos microrefrigeradores, los fabricantes podrán introducir más transistores en un microprocesador.



Investigadores de Intel, RTI International y Arizona State University han desarrollado un microrefrigerador que puede ser fácilmente montado en los chips para enfriar sus puntos calientes con una precisión quirúrgica.

Sobrecargar las CPUs de los ordenadores no es un problema para los fabricantes de chips. El problema es cómo manejar el calor extremo generado por el movimiento de tantos electrones en un espacio tan pequeño. Cuando los ventiladores ya no eran capaces de enfriar los chips, los fabricantes cesaron de intentar aumentar la velocidad de los procesadores y se centraron en la construcción de CPUs “multicore”.

Según informa RTI en un comunicado, su tecnología será otro punto de inflexión y permitirá a estos sistemas de escala nanométrica (10 micrones) ser más pequeños y usar menos electricidad que otras tecnologías usadas hasta ahora para enfriar los equipos informáticos.

El autor principal de este estudio es Rama Venkatasubramanian, investigador del RTI, y detalla sus avances en un artículo publicado en el último número de la revista Nature Nanotechnology.

La nevera de nuestra casa usa una bomba de calor mecánica que comprime y hace circular un líquido refrigerante que absorbe el calor dentro del frigorífico y lo disipa. El microrefrigerador ahora presentado funciona de un modo un poco distinto. Se trata de una película finísima hecha de moléculas termoeléctricas. Estos materiales termoeléctricos convierten el calor en electricidad. Dicho de otro modo, usan los electrones para eliminar el calor de los chips.

Drástica reducción

Venkatasubramanian y otros investigadores han sido capaces de reducir el calor en una CPU simulada del orden de 15 grados Celsius. Son, sin embargo, mucho más optimistas y piensan que, usando materiales más térmicamente conductivos sobre los chips de silicio, el microrefrigerador podría reducir la temperatura hasta 40 grados Celsius.

Esta drástica reducción permitiría que los chips funcionaran más rápidamente o que los fabricantes pudieran introducir más transistores en un microprocesador. Otra ventaja sería su eficiencia. Cada refrigerador estaría dirigido a un punto de calor en la parte trasera del chip y necesitaría sólo entre 2 y 3 vatios de energía cuando estuviera en funcionamiento.

Estos datos son muy significativos, ya que cada 5 grados que sube la temperatura del chip, su funcionamiento y fiabilidad se reduce considerablemente. En la demostración, los investigadores sólo han usado una unidad microrefrigeradora, pero prevén usar tres o cuatro para cubrir todos los puntos calientes.

“La gente ha estado hablado de usar materiales termoeléctricos de alta eficiencia para enfriar los puntos calientes de los chips”, comenta Ravi Prasher, de Intel, en declaraciones a Technology Review . Una de las razones por las que él y sus colegas han triunfado es porque han usado un material con unas propiedades térmicas excepcionales.

El corredor de maratón

La analogía más clara para ilustrar esta tecnología es la bolsa de hielo que un corredor de maratón se pasa alrededor de su cuello durante la carrera. Gracias a la gran cantidad de sangre que llega a su cabeza y al área del cuello, puede reducir la temperatura del cuerpo más rápidamente y continuar corriendo.

Financiado a través de DARPA, la tecnología será comercializada por la spin off de RTI, Nextreme Thermal Solutions, compañía en la que Venkatasubramanian trabaja como máximo responsable de tecnología desde hace dos años.

Este investigador prevé que, en tres o cuatro años, los fabricantes de procesadores no serán ya capaces de seguir aumentando el rendimiento de la CPU sin soluciones alternativas como el microrefrigerador.

Por el momento, varios fabricantes de procesadores gráficos han mostrado interés por esta tecnología de enfriamiento de puntos calientes, pero todavía no hay un calendario de comercialización. Por el momento, aún en el supuesto de que estos refrigeradores se pudieran incorporar a un chip, su precio sería prohitivo. Después de todo, como recuerda el propio Venkatasubramanian, añadir un refrigerador es añadir una capa complementaria de elementos electrónicos al chip. Si los precios y la escalabilidad de su tecnología lo permiten, entonces llegará al mercado.