Vloeibare microkoeling leidt tot zestig procent koelere fpga-chips

Onderzoekers van het Georgia Institute of Technology hebben een manier ontwikkeld om chips te koelen door gebruik te maken van microfluïdica, namelijk door microkanaaltjes in het silicium van de fpga-chips aan te leggen.

Op die manier is het mogelijk om veel preciezer te koelen op de plaatsen waar dat nodig is. Met de toepassing van microfluïdica kunnen verschillende chips ook gestapeld worden. Door de techniek te combineren met bepaalde verbindingstechnieken is het mogelijk om de gestapelde chips toch overal goed te koelen. Uiteindelijk kunnen zo kleinere of meer geïntegreerde circuits gemaakt worden die geen heatsinks of ventilators meer nodig hebben.

De Georgia Tech-onderzoekers wisten zo een op 28nm gefabriceerde fpga-chip van Altera tot meer dan zestig procent verder te koelen dan hetzelfde chip-type in een luchtgekoelde situatie. Om precies te zijn: de onderzoekers wisten de vloeistofgekoelde chip te koelen tot 24ºC, terwijl de luchtgekoelde versie onder vergelijkbare omstandigheden op 60ºC bleef steken.

Om het systeem te maken verwijderden de onderzoekers de heatsink en andere warmte verspreidende materialen van de achterzijde van standaard-Altera fpga-chips. Daarna werden kanaaltjes voor de koelvloeistof in de chip geëtst, tezamen met silicium cilinders van ongeveer 100 micron in diameter, om de warmtegeleiding in de vloeistof te verbeteren. Daarna werd een laagje silicium over de kanaaltjes heen gelegd en werden aansluitingen voor de toe- en afvoerbuisjes gemaakt. Als koelvloeistof werd gedemineraliseerd water gebruikt.

De testopstelling maakte gebruik van water van ongeveer 20ºC aan de inlaatkant, met een stroomsnelheid van 147 milliliter per minuut. Daarmee wisten de onderzoekers de chip tegen de 24ºC te houden. De onderzoekers presenteerden hun bevindingen op een congres van de IEEE onder de vlag 'Emerging Technology, Power and Cooling'. Een verslag van hun onderzoek, dat nog niet als paper is verschenen, kwam terecht op de site van Georgia Tec.

Aansluiting van de koelvloeistoftoevoer naar de kanaaltjes die in de achterkant van de chip geëtst zijn. Bron: Rob Felt, Georgia Tech

Reacties (82)

[LOTG]

Interessant, maar wat ik mis is wat nou de verbetering is als er niet aan de chip gerommeld word en er water koeling op word aangesloten. Hoe groot is het verschil dan?

[Fiander]

Wat je mist? nou, dat dit de eerste stap naar 3D chips kan kijn?
pak bvb je huidige cpu. daarop ztten enkele cores met een geheugen controller en wat cache geheugen allemaal braaf naast elkaar, lekker groot oppervlakte, makkelijk te koelen.
maar ook moeilijk te maken. als er ergens op dat grote opervlakte iets niet klopt, kan een groot gedeelte van de chip afgeschreven worden, of misschien zelfs helemaal. verder heb je bij grote chips veel snij verliezen aan de randen van de platters waar de chips van gemaakt worden, en is het vooraf moeilijk voor Intel en AMD om in te schatten hoeveel 4,6,8 of 16 cores chips ze moeten maken. dit moet namelijk aan het begin van het proces bepaald worden, en dat proces kan wel 6 weken duren.

stel je nou eens een gestapelde chip voor. met als onderste laag de geheugen controller, daarbovenop enkele lagen lvl 3 cache bv 6MB per laag ofzo. En daar weer bovenop 4,6,8, 16 laagjes van elk één core, met lvl 1 en 2 cache.
Dit heeft als voordeel dat de losse elementen veel kleiner zijn, waardoor bij foutjes slechts één klein onderdeel afgeschreven hoeft te worden. en voor Intel en AMD misschien nog wel het beste argument: pas als allerlaatste punt in de assembleer proces word bepaald hoeveel cores en cache een CPU krijgt, waardoor ze veel sneller op marktvraag voor hoeveelheden cores kunnen voorzien.

Hier zit uiteraard een nadeel aan, anders zouden Intel en AMD dit allang doen..... de onderste cores zijn niet te koelen, en het geheel zou smelten van elende.

En hier komen dus de micro kanalen van dit artiekel naar voren, 3D ontwerpen van chips worden mogelijk, wat kan betekenen dat meer cores op een CPU gemakkelijker te realiseren is. AMD en Intel hoeven maar één core te ontwerpen met micro kanalen, en daarvan kunnen ze er 32, 64, 128 stapelen naar behoefte.

p.s. ja, ik ben zo dyslectisch als een konijn, dus er zitten hierboven vast spel fouten in. wanneer je ze ziet : blijf kalm, en negeer ze... het gaat om de inhoud.

edit: ik had op refresh moeten drukken na het eten... nu is David me voor...

[Reactie gewijzigd door Fiander op 27 juli 2024 06:30]

[Verwijderd]

stel je nou eens een gestapelde chip voor. met als onderste laag de geheugen controller, daarbovenop enkele lagen lvl 3 cache bv 6MB per laag ofzo. En daar weer bovenop 4,6,8, 16 laagjes van elk één core, met lvl 1 en 2 cache.

Dat is 2.5d trouwens
3d is echt de individuele componenten in 3d etsen. Dan krijg je dus echt dat transistoren van een component op verschillende lagen zitten. Bij 2.5d is dat niet zo.

[R0KH]

Ik moest gelijk denken aan een filmpje dat ik toevallig laatst tegenkwam en het ging over een computer die gevoed en gekoeld wordt door elektronisch 'bloed' en het is een prototype van IBM.

Het gaat weliswaar nog een behoorlijke stap verder, maar het is in de basis een beetje vergelijkbaar aangezien het ook om vloeistof koeling gaat, alleen is de vloeistof tevens ook de energievoorziening. De efficiency van 3D chips gaat hiermee nog een stukje verder dan.

[Maartenjacobs]

Ik ben ook dislectisch en ik heb (dus) geen enkel spelfoutje kunnen ontdekken
Verder.... mooie post prima inhoud

[David_NL]

Ik denk dat de grootste verbetering ligt in het feit dat men hierdoor de chips kan stapelen. Er moet namelijk geen "groot" koelblok (al is het voor reguliere waterkoeling) boven op de afzonderlijke chips geplaatst worden

[Garret1410]

Ik denk dat dit beter werkt omdat er directer gekoeld wordt waarbij de warmte niet eerst door een barriere van koelpasta heen moet en dan pas het koelblok met water of luchtkoeling.

[RwinG]

^^ dat dus. De chip blijft dezelfde hoeveelheid warmte genereren. Of je nou een waterkoeling of luchtkoeling blok er op zet, de bovenkant van de behuizing zal in het beste geval op de omgevingstemperatuur komen. Dus in beide gevallen zal de chip intern op 60 graden blijven steken.

Kort sommetje: soortelijke warmte van water is 4186 J/kg.K. 144 mL/min met 20 graden in en 24 graden uit is 4 graden verschil. Dat komt overeen met 40W vermogen. Dus deze chip gebruik ook 40W (want temp is stabiel).

Is dit beter? Alleen als het erg is dat de chip op 60 graden loopt. Maar dat is helemaal niet erg. Hij kan ook op 90 graden lopen. Dan heb je een veel kleiner koelsysteem nodig (want delta-t is groter). GPU's doen niet anders. 125 mag ook nog, daarboven gaat het echt stuk. Dit is dus meer een demonstratie van wat mogelijk is.

Het is wel een betere oplossing als je chips 3D gaat stapelen. Dan wordt de interne warmtegeleiding op een gegeven moment een probleem en kom je misschien wel boven die 125 graden uit.

Is dit nieuw? Ook niet. Er wordt al meer dan 15 jaar gesproken over microchannels in computer chips. Hier een publicatie uit 2001:
http://citeseerx.ist.psu....e=pdf&doi=10.1.1.208.3040

Waarom dan op t.net? Omdat het leuk is?

Edit: L - > mL

[Reactie gewijzigd door RwinG op 27 juli 2024 06:30]

[Thekilldevilhil]

Je berekening klopt alleen niet helemaal. De chip zelf is 24 graden maar er wordt niet gepraat over de temperatuur van het uitkomende water. Warmte overdrach is natuurlijk niet instantaan dus die kan nog best een graad lager zijn. Ook gebruik je 144L/minuut, maar dat is een factoor 1000 te veel aangezien de tekst spreekt van 144mL/min¹. En 0,14M^3/minuut door zulke kleine kanaaltjes is gevoelsmatig al niet echt een reëel getal

Maar 30-40watt is aannemelijk, dat wel. Overigens zie ik de geschetste toepassing met betrekking tot 3D chips wel zitten. Het lijkt me ook de enige manier om bijvoorbeeld een GPU met stacked vRAM te koelen. Zijn we ook gelijk van die dure interposers af.

¹"met een stroomsnelheid van 147 milliliter per minuut."

[Reactie gewijzigd door Thekilldevilhil op 27 juli 2024 06:30]

[RwinG]

@ Thekilldevilhil: De berekening klopt wel alleen tiepfoutje in mijn post natuurlijk mL ipv L dat staat gewoon in de tekst (en ook in mijn Excel).

Temperatuur klopt ook wel want het is aannemelijk dat vanwege de kleine kanaaltjes de warmteoverdracht bijna instantaan is met zeer goede warmte geleiding. Omdat het water zo'n beetje door de chip loopt.

En ja die 40 W ben je het wel mee eens dus inderdaad dan klopt de rest van mijn aannames toch ook aardig

[Reactie gewijzigd door RwinG op 27 juli 2024 06:30]

[gillus99]

Dan komen we toch weer op Einsteins E=MC(2)

[kdeboois]

Bij deze FPGA is de static power afhankelijk van de 'die' temperatuur. Dus je verhaal klopt niet helemaal. Verder kan de chip in principe ook nog eens sneller werken op een lagere temperatuur...

[Verwijderd]

Koelpasta bestaat niet. Het is geleidingspasta die de oneffenheden tussen heatsink en CPU opvult en daarmee de geleiding tussen die 2 'verbeterd'. Het heeft nooit een koelende werking gehad, alleen een smering. Afhankelijk van het gebruikte materiaal bepaald het meteen hoeveel het kan geleiden.

Bovenstaande oplossing lijkt nog niet echt praktisch in de praktijk. Het ziet er enorm fragiel uit en het heeft voor de consument ook jaren geduurd voordat je AOI kitjes kon kopen om je CPU / GPU mee te waterkoelen.

Het zal dus nog even duren voordat zoiets actiefs op de markt is, en als het er is zal het vermoedelijk eerst in enterprise / serveromgevingen worden uitgezet.

[FreezeXJ]

Voor servers is dit inderdaad wel een redelijk alternatief, die worden 1x opgezet, en blijven daarna gewoon staan. Fragiliteit los je op met de kitspuit. Zo lang er budget is gaan de oplossingen door, destijds werden er al computers in freon ondergedompeld, of werden grote mainframes met gewoon water gekoeld (doen sommige datacentra nu nog, omdat het makkelijker is de hitte verder weg te brengen). Echter komt dat met een flink prijskaartje, dus is een heatsink en lucht de gebruikelijkste oplossing.

Het grootste probleem aan AIOs is dat de kleintjes voorbijgefietst worden door een high-end luchtkoeler (die er qua prijs onder zit), en dat de grote lastig plaatsbaar zijn. Het is nog maar sinds kort dat ook normale kasten op radiatoren berekend zijn...

Misschien gaan we dit op consumentenchips zien, maar ik verwacht het eigenlijk niet, tenzij gecombineerd met een soort heatpipe. Anders moet je namelijk alsnog aan de waterkoeling...

[terracide]

Het zal beter werken omdat je veel dichter bij de hittebron zit, maar wat ik me meteen afvraag is hoe groot die kanaaltjes dan wel niet zijn. Die moeten microscopisch klein zijn, en al gebruikt je speciale vloeistof, de kans op vervuiling is altijd aanwezig. Het zal ongetwijfeld allemaal getest zijn, maar zou toch wel willen weten of er een kans bestaat dat die kanalen dichtslippen.

[Peetz0r]

Precies, dat je enorme verbeteringen kan halen als je van luchtkoeling naar reguliere waterkoeling overstapt weten we allang.

In het artikel, hoeveel van die verbetering komt simpelweg uit de waterkoeling, en hoeveel uit de nieuwe microkanaaltjes? Dat is de vraag waar het uiteraard om gaat...

[Tweekzor]

Aan de andere kant lijkt de hoeveelheid water, en dus de grootte van de radiator en de fan, bij deze microkanalen een stuk kleiner. Dat zorgt dus al sowieso voor een betere inbouwbaarheid in kleine apparatuur en minder geluidsproductie.

EDIT: Zoals @AlainSki hieronder aangeeft:

Wow, 147 milliliter per minuut! Ter vergelijking de Cooler Master Nepton 240M (redelijke representatieve doch zware waterkoeler voor de CPU) pompt maar liefst 120.000 milliliter (120L) per minuut weg.

De hoeveelheid water is dus inderdaad een flink stuk lager waardoor dit véél breder inzetbaar is dan een traditionele waterkoeling.

[Reactie gewijzigd door Tweekzor op 27 juli 2024 06:30]

[watercoolertje]

Aan de andere kant lijkt de hoeveelheid water, en dus de grootte van de radiator en de fan, bij deze microkanalen een stuk kleiner.

Als een chip 100Watt verbruikt zal er ook 100Watt aan warmte weggewerkt moeten worden, of dat nou met 100 liter of met 0,1 liter gebeurd maakt toch niet uit?

Het komt er dus op neer dat er net zo veel warmte in minder water zit, en je dus net zo hard moet koelen (mits je dat water hergebruikt om de chip te koelen) Je kan lijkt mij dan ook niet af met minder koeling dan normaal...

[Reactie gewijzigd door watercoolertje op 27 juli 2024 06:30]

[bigbadbull]

ja en nee.

in principe heb je natuurlijk gelijk echter hangt het verbruik ook voor een deel af van de temperatuur in de componenten zelf.
Als je dus de temperatuur lager kan houden binnen in de chip zal je ook een iets lager verbruik krijgen.
Maar misschien is dit dan van 100W naar 95W
die 95W moet natuurlijk ook afgevoerd worden, maar dat gaat net iets gemakkelijker dan 100W.

Langs de andere kant denk ik dat het gemakkelijker 60°C af te koelen is naar 40°C dan van 24°C naar 20°C bij een omgevingstemperatuur van 22-23°C.

Waar je ook de mist in gaat is dat het gemakkelijker is om 100ml/min te koelen dan 100l. je hebt zoveel meer contact oppervlak nodig om 1000 keer meer volume af te koelen.

[watercoolertje]

Uiteraard klopt het wel wat je zegt, immers veranderd het gebruik door de lagere temps inderdaad op een positieve manier door de verminderde weerstand, maar dat is zoals je zelf al zegt redelijk marginaal. Alleen dat was het punt natuurlijk niet, het ging om de hoeveelheid water, en daar ging ik dan ook voornamelijk op in.

Ik ben wel benieuwd waarom 1 liter water met 100 watt aan warmte moeilijker van die 100Watt af kan komen dan 0.1 liter water met 100 watt aan warmte? Ik ben zeker geen expert daarin, maar logisch klinkt het niet..

Heb je daar wat meer achtergrond info over? Kan er zelf niet echt wat over vinden maar vind het wel interessant!

[bigbadbull]

Je hoeft het namelijk niet echt met slecht 0.1l te doen, je kan het ook met 1l doen en slechts 0.1l /minuut gebruiken om effectief de CPU te koelen en de overige 0.99l ondertussen af koelen.

en zoals Aham brahmasmi hieronder zegt, je pomp kan ook lichter uitgevoerd worden, als je die nog nodig zou hebben en het neit met convectie kan doen. stijgen van het warme water en dalen van het koude.

[EraYaN]

Als het temperatuur verschil hoger is gaan de warmte overdracht sneller.

Zeg maar je pan met kokend water zal veel sneller afkoelen van 100 maar 90 dan van 30 naar 20. Ik denk dat het een e^-t achtige functie is, maar waarschijnlijk niet omdat het geen echte asymptoot heeft. Ik meen me te herinneren dat er erg veel differentiaal vergelijkingen bij hoorden.

EDIT: Ja het is zeker een differentiaal vergelijking, de verandering in temperatuur is afhankelijk van het temperatuur verschil. En het systeem bereikt ook niet uiteindelijk de "doel-temperatuur" als de omgeving niet oneindig is.
END EDIT

En het water omdat het zo "langzaam" gaat krijgt ook meet tijd op af te koelen, dus je kan af met een kleinere koeltoren, zoals deze bijvoorbeeld, kunnen dan veel kleiner zijn, al zou het interne design aangepast moeten worden aan het lagere debiet.

Yay thermodynamica, ik ben blij dat ik dat vak nooit heb hoeven volgen...

[Reactie gewijzigd door EraYaN op 27 juli 2024 06:30]

[Aham brahmasmi]

100 liter kost wel meer moeite om rond te pompen dus dan zit je met een zware brommende/trillende pomp).

Het lijkt mij dat voor hogere TDP er misschien te weinig ruimte is om genoeg kanaaltjes te hebben om warmte snel genoeg af te voeren, waardoor je waarschijnlijk ook water over de hele die moet laten stromen of alsnog een waterblok nodig hebt.

[Aardwolf]

Ik twijfel een beetje. Een blok heeft dan wel het voordeel dat ie een hele die beslaat en overal meer flow aan kan, maar misschien wel het grootste nadeel is dat de opwarming van het blok en afkoeling vd die indirect is en je daarbij afhankelijk bent van een goede mount (rechte mount + voldoende druk) en koelpasta (verspreiding/hoeveelheid). Dat heb je allemaal niet bij directe koeling in de chip zelf.

Meer kanaaltjes in een chip met geringe flow is misschien wel equivalent aan een normaal waterblok met veel flow. Wellicht dat de chip dan ietsje groter moet worden om genoeg kanaaltjes kwijt te kunnen, maar vraag me af of dit een probleem is.

[paalbasher]

100 liter of 0.1 liter is een toch echt een belangrijk deel van de verbetering al is het allen het geluid en verbruik van de pomp. De gebruikte pompsnelheden zijn vooral om een goede flow over de componenten te geven en zo de warmte overdracht te verbeteren, maar de grote van de radiator en fan veranderen in principe niet (slechts de nieuwe kleine pomp staat minder warmte af aan het systeem).

rekenvoorbeeldje
De warmte capaciteit van water is zo groot ( 4.2J/g K) dat:
147ml/min ong 2ml per second dus 8 watt per sec kan op nemen en slechts 1 graad stijgt dus laten we het ideale geval nemen van 20 ->24 graden dus 32 watt koelvermogen

Nu is het rekenvoorbeeld echt niet realistisch, maar maar hopelijk laat dit zien dat de limiterende factor van huidige waterkoeling vooral de warmte overdracht tussen water het te koelen object en het water en de radiator.

De microchannels verbeterren enkel de warmteoverdracht tussen het water en de chip

[Verwijderd]

Ter vergelijking de Cooler Master Nepton 240M (redelijke representatieve doch zware waterkoeler voor de CPU) pompt maar liefst 120.000 milliliter (120L) per minuut weg.

Dat is echt absurd veel als je bedenkt dat uit een gemiddelde huis/tuin/keuken waterkraan die vol open staat minder dan 10 Liter / minuut komt.

[Rhoanor]

alleen deze waterkoeling waar hij over spreekt pompt 120 liter per uur niet per minuut, dat maakt 2 liter per minuut wat weer minder maakt dan de kraan.

[cold]

Dit is veel indrukwekkender dan het in eerste opzicht lijkt!

Die FPGA die ze gebruiken moet op basis van de gegevens die ze geven een gemiddeld verbruik hebben van 41.36 Watt


147 milliliter per minuut is 8.82 Lieter per uur
als er per uur 8.82 water doorheen gaat met in input van 20°C en een output van 24°C
Om het vermogen te berekenen dat je nodig hebt om in een uur een hoeveelheid water te verwarmen heb je de volgende formule:
volume in liters 4 x temperatuur verschil in °C / 3412 = KW/h

Dus:
(8.82 * (4 * (24°C - 20°C) ) / 3412 = 0.041359906 KWh
gezien deze berekening al over een uur is moet die FPGA dus gemiddeld ongeveer 0.041359906 KW / 1000 = 41.36 Watt verstoken

Gezien het vermogen dat ze nu al afvoeren op deze manier lijkt het me heel reëel dat we dergelijke technieken veel meer gaan zien in de toekomst!

[Reactie gewijzigd door cold op 27 juli 2024 06:30]

[Nutral]

ze zeggen dat de cpu op 24 graden gehouden word. dan denk ik dat het water zelf iets koeler is geweest. als de uitlaat temp 23 graden is zou het vermogen al een 35w zijn.
Precies dezelfde temperatuur als de uitlaat water temperatuur zou een oneindig lage warmteweerstand zijn.

Gezien deze cpu's geregeld quad/dual core cortex A9 of A15's zijn vermoed ik dat het ongeveer 20W vermogen heeft. dat zou het voor de koeloplossing uitkomen op ongeveer 0,2K/W

[Verwijderd]

60% koeler, ok, impressive.
Feit is natuurlijk wel dat de warmte nog steeds weg moet; dus nog steeds een (even krachtige) fan nodig!
Ik zie dat als het verschil tussen slechte en goede koelpasta, je kunt wel verder komen, maar als je koeling het niet meer trekt is het nog steeds te warm.

Desalniettemin erg indrukwekkend.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 27 juli 2024 06:30]

[Peetz0r]

Nope.

Als je radiator groot genoeg is heb je mogelijk helemaal geen fan nodig. Verder kan je je koelwater bijvoorbeeld uitwisselen met regenwater of rivierwater oid. Of je plaatst je radiator op een plek waar al een luchtstroom is. Zo veel opties, allemaal natuurlijk afhankelijk van de gekozen toepassing, maar het is zeker niet vanzelfsprekend dat een ventilator noodzakelijk is, laat staan een even krachtige.

[torp]

Als je radiator groot genoeg is heb je mogelijk helemaal geen fan nodig.

Maar wat is groot genoeg? Aangezien het om microkanaaltjes gaat lijkt het volume niet zo groot.

edit: "stroomsnelheid van 147 milliliter per minuut"

[Reactie gewijzigd door torp op 27 juli 2024 06:30]

[supersnathan94]

Ja maar dan nog kan het af met 500 mililiter of met 30 kuub. De snelheid zegt natuurlijk niks over de hoeveelheid zelf.

[OddesE]

en het formaat van de microkanaaltjes ook niet. Eerst stroomt het water door de kanaaltjes, wordt warm, dan stroomt het door de radiator en kan weer afkoelen. Je kunt best een mega-radiator er aan hangen.

[Verwijderd]

Daar heb je gelijk in. In principe doel ik ook juist op de radiator.
Meer van, de warmte zal toch wegmoeten.

[Verwijderd]

daar heb je een stappenplan voor cooling tubes/radiator/bak met ijs/chilled water oid/leg radiator in die bak met chilled water refresh om de zoveel tijd de bak met nieuw chilled water uit de koelkast (5-7 graden)

zoiets kan je redelijk goedkoop en simpel opzetten

[WK100]

Die mening deel ik niet. Er is veel minder warmteverlies doordat het direct op de chip koelt in plaats van "via een koelblok via koelpasta via de heatspreader (via interne koelpasta)" De warmtetransport is veel efficiënter op deze manier. Je raakt inderdaad de TDP niet kwijt aan koeling; echter koel je geen onnodige dingen, denk hierbij aan een koelblok dat opwarmt door omgevingstemperatuur.

De fan zou theoretisch dus langzamer (en dus stiller!) kunnen draaien.

[Barsonax]

Zou het erg knap vinden als je koelblok koeler is dan je omgeving. Met lucht/water koeling is dat simpelweg onmogelijk tenzij de omgevings temperatuur ineens omhoogschiet of je je koelblok in je pan hebt gegooid.

Denk eerder dat het rendement van de warmte wisseling hier veel hoger is. Oftewel per liter water dat de chip in gaat word er meer warmte uit de chip gehaald dan met conventionele waterkoeling.

Dit komt waarschijnlijk doordat de oppervlakte waarover warmte wordt uitgewisseld hier veel groter is naast het feit dat je natuurlijk lokale optimalisaties kunt toepassen.

[WK100]

Dat eerste is niet wat ik probeer te zeggen. Ik probeer te melden dat er veel koelvemogen verloren gaat omdat een deel van het oppervlakte van het koelblok in aanraking is met de lucht eromheen, in plaats van de chip zelf zoals je nu ziet bij de nieuwe techniek. De omgevingstemperatuur is inderdaad dezelfde als die van het koelblok, omdat er constant uitwisseling plaatsvindt (voor zover ik geleerd heb een dynamisch evenwicht).

Ik moet toegeven dat ik dit ietwat knullig heb uitgelegd, excuses daarvoor.
Verder deel ik jouw mening wat betreft efficiëntie.

[Caelestis]

Ten eerste "Koelpasta" bestaat niet het is thermische pasta en koelt helemaal niks. Het is alleen bedoeld om oneffenheden tussen twee contact oppervlakte met elkaar te verbinden met een zo klein mogelijk thermisch transfer verlies.

Buiten dat om gaat het niet om het aan passen van koeling methode mbt wel of niet het gebruik van fans o.i.d. maar het mogelijk maken van stacken van chips. Een barrière voor stacken op dit moment is dat de chips in het midden veel minder goed hun warmte kwijt kunnen en je dus heel gauw oververhitting veroorzaakt binnen in het stack.
Als je dus het warmte middels deze micro kanalen direct van elke chip weg kan voeren dan kan je veel meer stacken wat weer als voordeel heeft dat je nog compacter kan bouwen en afstanden tussen chips kan verkorten voor nog meer bandbreedte.

[StefanTs]

Een vuurtoren bestaat zeker ook niet?
Het heet gewoon koelpasta, of het product op zichzelf nou koelt of niet. Zo zit taal vol met wonderbaarlijke verwarringen.

[Caelestis]

Het heeft totaal niks te maken met taal. Je zal op geen enkel etiket, handleiding of omschrijving het woord koelpasta terug vinden en ook geen vertaling ervan.
Het probleem in het noemen van koelpasta is een rookie foutje mbt begrijpen wat het is en hoe het werkt.
Zeer veel mensen die het verkeerd benoemen hebben ook het instelling beter teveel dan te weinig want het is immers "koelpasta" en dat is juist heel erg fout met alle gevolgen van dien.
Je kan het beter gewoon noemen wat het is zodat het compleet uit de duim gezogen benaming juist geen verwarring veroorzaakt en dus schade voorkomt.

[StefanTs]

Je betwist het bestaan van een woord maar dat heeft niets met taal te maken?


Maar omdat je het zo hoog op lijkt te nemen heb ik een enorme drang om er tegenin te gaan.

Eerste hit op google:
http://media.kieskeurig.n...5c5/296e2e0c4413/orig.pdf

Een handleiding van Dell, zij gebruiken het woord koelpasta.

[Caelestis]

Dell maakt helemaal geen thermische pasta maar goed op pagina 47 in de waarschuwing gebruiken ze de benaming "thermisch vet" en dan op pagina 49 staat in de opmerking dat je de oorspronkelijke "koelpasta" kan hergebruiken. (en ze gebruiken ook nog even "thermische blokje" in dat zelfde opmerking)
Denk je echt dat dit een goed voorbeeld is van hoe het moet?

[Reactie gewijzigd door Caelestis op 27 juli 2024 06:30]

[StefanTs]

Jij maakt ook geen koelpasta, dus waarom is jouw mening beter dan die van Dell?
En dat ze synoniemen gebruiken is toch niets bijzonders? De kwaliteit van hun advies is verder toch helemaal niet relevant voor de stelling dat ik het woord koelpasta nooit in een handleiding tegen zal komen?

[Caelestis]

Ik geeft geen mening maar feiten.

Als je in een handleiding duidelijk wil zijn moet je niet 3 verschillende synoniemen gebruiken in hetzelfde instructie gedeelte tenzij je natuurlijk de eindgebruiker dusdanig wil verwarren dat ze eerder geneigd zijn het apparaat op te sturen voor reparatie dan het zelf uit te voeren als ze niet technisch genoeg zijn aangelegd om te begrijpen dat ze in de zeik worden genomen.

[StefanTs]

Een feit in de trend van "ik weet het beter, iedereen heeft het fout". Juistem.
De kwaliteit van de Dellhandleiding staat helemaal niet ter discussie. Zoals gezegd was dit simpelweg de eerste hit op Google wat genoeg is om jouw stelling dat ik het in geen enkele handleiding zal tegenkomen te ontkrachten. Wat je ook als feit stelde overigens.

Het punt dat jij maakte is dat het woord koelpasta niet bestaat. Het wordt veelvuldig gebruikt, ook in handleidingen. Daarmee is het een woord.

[Caelestis]

Nee niet iedereen heeft het fout. Alleen de mensen die het koelpasta noemen.
Maar ok als de qualiteit van het handleiding van Dell niet ter discussie staat dan zal ik mijn oorspronkelijke bewoording aanpassen voor je.

Je zal op geen enkel etiket, handleiding of omschrijving van een thermische pasta fabrikant het woord "koelpasta" terug vinden en ook geen vertaling ervan.

Volgens de van Dale bestaat het woord ook niet dus tja die zal het ook wel fout hebben dan toch?
http://www.vandale.nl/opzoeken?pattern=koelpasta&lang=nn

[StefanTs]

Omdat het een samengesteld woord is. Zo staat ventieldop er ook niet in.

Ik geloof best dat fabrikanten het woord niet zullen gebruiken. (al kan ik me uberhaupt geen Nederlandse fabrikant bedenken) Dat maakt niet dat het niet bestaat.

Tweakers, hardware.info, webshops, etc gebruiken de term echter wel. Als we met z'n allen iets vaak genoeg fout zeggen wordt het vanzelf goed. Dat is hoe taal werkt.

Helaas zit m'n tijd erop, ik moet weer nuttige dingen doen, fijne dag verder.

[Jaco69]

Helaas zit m'n tijd erop, ik moet weer nuttige dingen doen, fijne dag verder.

Je hield het nog lang uit op wat volgens mij een flamebait is.

[Verwijderd]

Beetje zwart wit vind je niet? De pasta die ik op mijn koeler smeer kan ik best koelpasta noemen. Ontspan.

[SinergyX]

In principe niet, waar nu x watt warmte op een 4x4cm gebied zit, verplaats je dat via vloeistof (en wat verlies) naar een 100voud(of meer) oppervlakte van je radiator. Daarna doet luchtcontact al bijna de rest, met een fan versnel je het alleen iets.

Ik vraag me alleen af of die microgaatjes wel genoeg water kunnen verplaatsen om de warmte wel continue te kunnen afvoeren, mag aannemen dat er een breekpunt zit tot waar dit systeem niet meer in staat is warmte voldoende af te voeren.

[Reactie gewijzigd door SinergyX op 27 juli 2024 06:30]

[Jaco69]

Het is voor die chip zoals voor jou als je een dikke jas uittrekt.
De warmte wordt makkelijker afgevoerd vanaf de chip naar de omgeving dus de chip blijft koeler.
En omdat het makkelijker gaat kan de ventilator (voor de chip) weg blijven of kleiner.

Inderdaad gaat dezelfde energie naar de omgeving dus als de omgeving opwarmt moet nog steeds dezelfde warmte weer verder afgevoerd worden. Maar dat is weer een ander probleem.

[Blord]

Hoe worden de microkanaaltjes schoongemaakt ? In een gemiddelde waterkoeling zitten altijd verontreinigingen en andere (levende) deeltjes. Dat raakt binnen kortste keren verstopt.
Mensen met waterkoeling zoals ik moeten regelmatig de cpu koeler en leidingen schoonmaken.

[NLDViane]

Ze maken hier gebruik van gedemineraliseerd water, wat inhoudt dat er vrijwel geen zouten meer aanwezig zijn in het geval van enkelvoudig gedestilleerd water. Het nadeel aan enkelvoudig gedestilleerd water is inderdaad dat er nog algengroei in voor kan komen wanneer het niet continu in beweging is.
Je kan nog enkele stappen vaker destilleren, waarbij het water gekookt wordt tot gasvorm en daarna weer afkoelt naar de vloeibare vorm. Als je dit onder laboratoriumomstandigheden uitvoert, zit er dus niks anders in dan H₂O, OH^- en H₃O⁺, waarbij de laatste twee samen weer reageren tot water. In feite heb je met meervoudig gedestilleerd water dus niks om je zorgen over te maken.

Bron: https://nl.wikipedia.org/wiki/Gedemineraliseerd_water

OT: Goeie innovatieve stap, zeker met het oog op 3D-chips. Ben benieuwd hoe lang het gaat duren voordat dit voor de consument gemeengoed wordt

[Verwijderd]

Hoe worden de microkanaaltjes schoongemaakt ? In een gemiddelde waterkoeling zitten altijd verontreinigingen en andere (levende) deeltjes. Dat raakt binnen kortste keren verstopt.
Mensen met waterkoeling zoals ik moeten regelmatig de cpu koeler en leidingen schoonmaken.

Een gesloten systeem dat je als een geheel koopt, hoef je nooit schoon te maken. Denk dat dat niet zo'n probleem is. Heb in elk geval al in geen 5 jaar mijn watercooler van de CPU schoongemaakt en die staat 24/7 aan.

[AlainSki]

Wow, 147 milliliter per minuut! Ter vergelijking de Cooler Master Nepton 240M (redelijke representatieve doch zware waterkoeler voor de CPU) pompt maar liefst 120.000 milliliter (120L) per minuut weg.

[watercoolertje]

Dat doet ie inderdaad als je er niks op aansluit

Ga je er vervolgens dingen op aansluiten kom je toch fors lager uit!

[Ultrapc]

Het is een AIO koelertje hè? Niet veel op aan te sluiten dus, al denk ik dat je in de praktijd die pompsnelheid niet haalt door (wat jij zegt dus) de 240mm rad die er aan vastgeknoopt zit

[GroGG]

Wow, 147 milliliter per minuut! Ter vergelijking de Cooler Master Nepton 240M (redelijke representatieve doch zware waterkoeler voor de CPU) pompt maar liefst 120.000 milliliter (120L) per minuut weg.

Iets klopt er niet. Die cooler master gaat no way 2 liter per seconde rondpompen. Om die hoeveelheid water door een waterblok te krijgen heb je een turbo nodig

[skunkopaat]

Moet je nagaan hoeveel beter die dán zou koelen

[Aham brahmasmi]

Ik denk niet dat je bijna 1000 keer zoveel water door die kleine kanaaltjes kunt persen.

[Japeroen]

"Om precies te zijn: de onderzoekers wisten de vloeistofgekoelde chip te koelen tot 24ºC, terwijl de luchtgekoelde versie onder vergelijkbare omstandigheden op 60ºC bleef steken."

Gaan die temperaturen niet over temperatuursverschillen? Dan is er inderdaad een verbetering van 60%.

[Thekk]

Dan nog moet je de omgevingstemperatuur weten, zodat je kan bepalen hoeveel verschil er nu eigenlijk wordt behaald. Als je het in Fahrenheid of Kelvin berekent kom je op een heel ander percentage uit.

[Master_duck]

Niet echt betrouwbaar. als de pomp het niet doet is gelijk je FPGA kapot.
de temperetuur loopt flink op. waarschijnlijk boven de 100graden lokaal.

water en 100graden is geen leuke combinatie in een chip.

[born4trance]

Dat loopt idd af met een sisser

[Harrie Stotter]

Geld voor alle koelsystemen.
Traditionele water koeling. Pomp kapot -> Word het te heet
Traditionele water koeling. Radiator versleten -> Word het te heet
Traditionele water koeling. Koel fan kapot -> Word het te heet
Traditionele water koeling. Lekkage -> Word het te heet
Traditionele water koeling. Koelblok valt er af -> Word het te heet

Traditionele lucht koeling. Koel fan kapot -> Word het te heet
Traditionele lucht koeling. Veel stof in fan -> Word het te heet
Traditionele lucht koeling. Veel stof in metale koelblok -> Word het te heet
Traditionele lucht koeling. Koelblok valt er af -> Word het te heet

Passief gekoeld, enz, enz.
Of te wel ieder koel systeem heeft zo zijn nadelen.

[Aardwolf]

Dan zet je er een flowmeter op die checkt of er nog flow is en wanneer niet het systeem automatisch uitzet. Of extra zekerheid d.m.v. een 2e pomp, etc. Wat is het verschil met een luchtkoeler waarvan de fan kapot gaat? Passieve luchtkoeling kan ook erg heet worden.

[watercoolertje]

Die kan gewoon uitschakelen bij een te hoge temperatuur hoor...

Heb het al eens gehad, pomp stuk, met 3 videokaarten en een AMD cpu die aan het bitcoin minen waren in 1 loop, pomp stuk gegaan en door de overdruk door praktisch kokend water (= stoom) zijn er op 2 plekken een slang los geschoten. Vervolgens laten drogen en andere pomp en alles werkte nog perfect

[camperen]

Enige nieuwigheid hier is, zijn de klein gemaakte kanaaltjes in het silicium. Het is al zo oud als de weg naar Kralingen dat als de koelende (vloeistof) laag dun is EN turbulent, dat er dan een innige warmte uitwisseling plaats vindt.
Zo hebben de huidige aluminum blokken met de ribben, een rib rendement van 0,01 procent. Bijna niks dus. Een plaat aluminium of koper volstaat al. Het wordt pas interessanter als de ribbetjes heel dun zijn (liefst van koper) en tussen laag (voor de lucht) heel smal. Om het te kwantificeren: een rib van tienden mm dik als ook de luchtlaag. Als dan de lucht die er doorheen gejaagd wordt een hoge snelheid heeft, zal de lucht turbulent zijn. Met als gevolg een enorme verbeterde koeling.

Het huidige water koelblokken met kanalen van millimeters breed en diep, kunnen veel en veel beter koelen als die kanalen klein zijn, ofwel een geringe hoogte. Jaag daar met een rotgang het water doorheen en je hebt een betere koeling. En als je dan ook nog eens water gebruikt en geen koelvloeistof, kan dat ook zo maar 5% schelen.

[Reactie gewijzigd door camperen op 27 juli 2024 06:30]

[Verwijderd]

Jammer dat ze weer op waterkoeling blijven hangen. Zonde van de tijd. Dit is gewoon miniaturisering (shrinken) van eeuwen oude koeltechnieken. Het zou interessanter geweest zijn als de onderzoekers de warmte (hitte) v.d. chip hadden gebruikt om stroom te genereren.
Dan kan doormiddel van het eeuwenoude Seebeck-effect en een Peltier module wat gebruikt wordt om -normaalgezien- o.a. processors af te koelen (in dit geval het omgekeerde effect, om stroom te genereren). In de F1 wordt dit ook al jarenlang gebruikt (ERS-weliswaar d.m.v. de remmen), waarom dan niet met de hitte van de SoCs ?

Een SoC kan gemakkelijk 60 graden worden (buitenkant telefoon 30-40 graden) . Dat is voldoende hitte om serieus wat stroom te genereren. Miniaturiseren die hap en je accu weer opladen (of andere componenten van stroom voorzien). Je hoort me niet zeggen dat zo'n project binnen een jaar al productierijp zal zijn maar dan nog ... stop daar je tijd in. Twee vliegen in 1 klap: je leidt de warmte van de chip af en tegelijkertijd laad je je accu op (en/of voorziet andere componenten van stroom).

[Aikon]

Het mooie hiervan is ook dat je met minder moeite/grondstoffen van meer chips de energie kan wegpakken en deze kan vervoeren naar plekken waar deze wel gewenst is. Denk aan het simpelweg opwarmen van huizen of het terug omzetten in elektrische energie. Oftewel een netto energiebesparing is hiermee mogelijk.