На конференции IEEE Semi-Therm Conference 2007, инженеры компании IBM обнародовали детали новой технологии, призванной значительно увеличить возможности охлаждения компьютерных чипов и микропроцессоров. Метод, разработанный командой учёных исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе совместно с Momentive Performance Materials (в прошлом, GE Advanced Materials), позволил преодолеть барьер в охлаждении чипов, за счёт технологии, улучшающей правильное распределение термопасты между чипом и кулером.
Паста на чипе
Современные чипы с каждым годом становятся всё меньше и меньше, однако тепла выделяют всё больше и больше. Всем известно, что для отвода излишков тепла кулеры крепятся к микропроцессору с помощью специального состава, так называемой термопасты. Её применение необходимо для того, соединить две системы – охлаждаемый чип и устройство охлаждения – воедино, однако в то же время является серьёзным барьером в плане отвода тепла от чипа, так как обладает низкой теплопроводимостью.
Чтобы улучшить теплопроводящие свойства пасты, специалисты цюрихской лаборатории обогатили его микрометровыми металлическими и керамическими частицами. Эти частицы формируют кластеры, из которых образуются так называемые теплоэвакуационные мосты (heat-evacuation bridges) между чипом и охлаждающим устройством. Тем самым компенсируются тепловыводящие недостатки пасты. Однако, даже сильнонасыщенные частицами составы оказываются не очень эффективными, потребляя до 40% всей температуры, вырабатываемой процессором – вместо того, чтобы дать возможность кулеру избавить чип от этого тепла.
Новые достижения IBM в сфере охлаждения процессоров
Исследователи из IBM поведали нам о причинах этого и представили новый метод решения этой проблемы. Наблюдая за тем, как клей растекается по чипу во время присоединения кулера, учёные заметили, что из термопасты формируется высоконасыщенный частицами крест, который в свою очередь не даёт составу заполнить непокрытую поверхность чипа. Причина этого в том, что потоки термопасты следуют по пути наименьшего сопротивления и в итоге оказываются там, где оказываются. Так как процесс сжатия продолжается, что частицы начинают накапливаться, формируя то, что учёные забавно называют волшебным крестом. Чтобы преодолеть эту проблему, инженеры спроектировали специальный структурно похожий на дерево слой с расположенными на нём различной величины микрометровыми каналами. Эта структура функционирует, как ирригационная система для термопасты точно в тех местах, где по наблюдениям ученых заметна повышенная концентрация частиц. Данная разработка позволяет частицам распространяться более однородно и уменьшает толщину получающегося слоя пасты в три раза. По наблюдениям учёных, это увеличивает тепловую проводимость пасты в более чем три раза, что даёт возможность кулеру (или другой охлаждающей системе) удалять значительно больше тепла.
Для дальнейшей оптимизации технологии и тестировании её в реальных охлаждающих системах, команда разработчиков IBM сотрудничает с производителем тепловой пасты Momentive Performance Materials. Ведутся переговоры и с другими участниками рынка по поводу наиболее быстрого и дешёвого внедрения технологии в уже выпускаемую продукцию.
Источник новости: PhysOrg.com