IBM Forscher entwickeln die nächste Generation der Chipkühlung: Vorbild Natur - Baumstrukturen und Kreislaufsysteme

Stuttgart (ots) - Forscher aus dem IBM Labor Zürich haben einen
neuen Ansatz zur Verbesserung der Kühlung von Computerchips
vorgestellt. Das innovative Verfahren erlaubt eine deutliche
Verbesserung der Wärmeabfuhr gegenüber derzeitigen Verfahren.
Effektive Chipkühlung ist eines der drängendsten Probleme für
Elektronikentwickler geworden. Heutige Hochleistungschips erzeugen
bereits eine Energiedichte von 100 Watt pro Quadratzentimeter - das
entspricht bereits einer Größenordnung mehr als der einer Kochplatte.
Chips von morgen könnten noch höhere Energiedichten erreichen.
Gegenwärtige Kühlungstechnologien, hauptsächlich basierend auf
verstärkter Luftumwälzung, haben ihre Grenzen voraussichtlich bald
erreicht. Die Energiemenge, die zur Kühlung von Computersystemen
nötig ist, nähert sich rasant der Energiemenge, die für das Computing
selbst erforderlich ist. Damit verdoppelt sich fast der Kostenblock
für die Energieversorgung.

Der von IBM verfolgte Ansatz adressiert den Verbindungspunkt
zwischen dem heißen Chip und den verschiedenen Kühlkomponenten, die
heute eingesetzt werden, um die Hitze abzuziehen. Unter Einsatz
moderner Mikrotechnologie haben IBM Forscher jetzt eine Chipkappe mit
einem Netz von baumähnlich verzweigten Kanälen auf ihrer Oberfläche
entwickelt. Dies ermöglicht einen bis zu zehnfach besseren
Hitzetransport als bei bisherigen Verfahren. Dieses extrem
leistungsfähige Design für Chipkühlung stammt aus der Biologie.
Systeme hierarchischer Kanäle finden sich vielfach in der Natur,
beispielsweise bei Blättern, Wurzeln oder im menschlichen Kreislauf.
Diese bedienen sehr große Volumen mit geringer Energie, was für alle
Organismen, die größer als einige Millimeter sind, äußerst bedeutsam
ist.

Mit Blick jenseits der Grenzen von luftgekühlten Systemen haben
die Züricher Forscher vor, ihr Konzept eines verzweigten Kanaldesigns
weiter zu entwickeln. Dabei geht es um einen neuartigen und
vielversprechenen Ansatz für Wasserkühlung. Dabei wird Wasser auf die
Rückseite eines Chips verteilt und wieder abgesaugt in einem komplett
geschlossenen System, das aus einer Aufstellung von bis zu 50.000
winzigen Ausbringungspunkten und einer komplexen baumartigen
Rückführungsarchitektur besteht.

Darüberhinaus war das IBM Team in der Lage, die Kühleigenschaften
des Systems zu verbessern, indem die Strukturen direkt auf der
Rückseite des Chips aufgebracht und dadurch die Widerstand
erzeugenden Wärmeschnittstellen zwischen Kühlsystem und Silizium
vermieden wurden. Die ersten Laborergebnisse sind beeindruckend. Das
Team hat die Kühlung von Energiedichten von bis zu 370 Watt pro
Quadratzentimeter mit Wasser als Kühlungsmittel nachgewiesen. Dies
liegt weit jenseits der Grenzen gegenwärtiger
Luft-Kühlungstechnologien, die circa 75 Watt pro Quadratzentimeter
erreichen. Dennoch verbraucht das neue System viel weniger Energie
für die Umwälzung als andere Kühlsysteme derzeit.

Hochauflösendes Fotomaterial verfügbar unter
www.zurich.ibm.com/news/06/cooling.html

Originaltext: IBM Entwicklung
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