Nieuwe koeltechnologie: thin-film koelers

Eén van de grootste problemen van de hedendaagse computerchips is de hoge warmteproductie. Daarom zijn onderzoekers op zoek naar nieuwe manieren om processors en andere chips te koelen. Ali Shakouri, professor bij de universiteit van California, heeft een techniek ontwikkeld die het mogelijk maakt om kleine, microscopische koelers direct op de chip te monteren.

Deze zogenaamde thin-film koelers zijn gemaakt van een combinatie van silicium, germanium en koolstof. Door middel van elektronen wordt warmte-energie verwijderd van warme delen van de chip, hetzelfde principe wat we op grotere schaal terugvinden in peltierelementen. Momenteel is het gelukt om met deze techniek de temperatuur van "hot spots" in chips te verlagen met 7 of 8º C, maar als de technologie wordt doorontwikkeld kan dat oplopen tot 30 à 40º C. Dit kan dan in combinatie met andere technieken gebruikt worden om een koelere chip te produceren:

The hot spots of chips can reach up to 80 to 100 degrees centigrade. Shakouri said tests of the thin-film cooler by his research group have managed to bring that temperature down by 7 or 8 degrees. As it is refined, the technology could produce a temperature drop of 30 to 40 degrees, he added.

It would take coordination with chip manufacturers, but Shakouri said these chip coolers could become economical to produce in five to seven years. He noted that the technology has promise not only for chips, but also for complex fiber-optic communications equipment.

Shakouri emphasized, however, that these on-chip refrigerators are not intended to displace several other technologies in the works that are designed to cool entire systems.

Met dank aan Anoniem: 33800 voor de tip.

Reacties (43)

[cc bcc]

Eigenlijk heel vreemd dat we nogsteeds fans gebruiken. Op zich ook wel grappig, dat die enorm geavanceerde elektronica in een computer nogsteeds zo'n banaal ouderwetse fan moeten gebruiken.

Nu nog solide-state-memory en we zijn eindelijk van bewegende/slijtende/designbepalende onderdelen af!

[motormuis]

Een fan is nog steeds in hoor, het is een bewegend onderdeel, maar wel betrouwbaar, al zullen er best een aantal mensen zijn waar de fan kapot is gegaan. Bijna alles wat gekoeld moet worden gebruikt een fan, radiator van een auto als ie te heet wordt, airco's, enz. De fans zullen ook niet verdwijnen, hitte kan beter verspreid worden met deze techniek, maar moet uiteindelijk wel afgevoerd worden, via een fan dus. Hoe jammer dat soms wel is (dat gezoem)

[Anoniem: 25805]

Ik verslijt zeker 1 cpu-fan per jaar, dus zo betrouwbaar wilde ik ze niet noemen (staat wel 24/7 aan). En ja, ik haal ook het stof om de zoveel tijd eruit.

[pistole]

[off-topic]
jij stofzuigt zeker nooit?

Ik vervang nooit mijn CPU fan (nu een el-cheapo Socket A fan).... behalve dan die ene keer dat ik een Copper Orb kocht

[Makkelijk]

Een tijdje geleden stonden er microwaaier fans op TNet

http://www.tweakers.net/nieuws/19646?highlight=fan

In de toekomst zie ik dit ook wel op grotere schaal (momenteel nog te duur) in PC's gebruikt worden, veel moderner dan het luchtschep principe van de huidige windschoep fans natuurlijk

[Anoniem: 7175]

Hoe zit het eigenlijk met dat omgekeerde (beetje lullo term) geluid (antigeluid:-).
Daar hoorde je een aantal jaar geleden een hoop over.
De achterliggende techniek was geniaal door z'n eenvoud en het leek ook echt te werken.
-- Je hebt een geluid, produceer hetzelfde geluid precies tegenovergesteld en je hebt geen geluid of in ieder geval een enorme afname.
Is de ontwikkeling onmogelijk gebleken of zo?
De test die ik op tv heb gezien leek zo veelbelovend.
Zou voor de herrie die uit de case komt een geweldige oplossing zijn.
Iemand die nog weet wat ik bedoel?

[Anoniem: 24162]

Je bedoelt geluidsbron die dezelfde frequentie produceert als je fans, alleen dan met een halve fase verschil?

Ja, dat zou goed kunnen werken, maar helaas veranderen je fans continu van frequentie (ook al zijn de verschillen misschien miniem), waardoor dit veel te lastig te implementeren is. Als de fan heel even van frequentie veranderd werkt het al niet meer.

Het is daarom makkelijker denk ik om een betere (lees: stillere) koelmethode te bedenken, dan dit principe gebruiken.

edit:

typo

[BadRespawn]

het 'anti-geluid' kan afgeleid worden van het geluid dat onderdrukt moet worden, zodat het kan worden aangepast aan veranderingen.

[cc bcc]

Tja, je kan er natuurlijk nog een fan op zetten die de andere kant op blaast...

Moet ook een geluidreductie teweegbrengen denk ik.

[joker1977]

In principe NADEREN we de grens wat met deze techniek mogelijk is. Als je rekening houdt met de kloksnelheidsgroei en de dye-inkrimping, dan zijn de schattingen dat bij 0.07 micron (misschien 0.06-0.05 micron) de huidige techniek ons in de steek laat. Ruwe schatting: Ergens tussen 2005 en 2007

Waar larry_ellison het over heeft: Asynchrone processoren. Probleem met asynchrone processoren is dat het merendeel van de ontwerpers erop tegen is. Alle senior-chipontwerpers hebben een angst voor een asynchrone-processor, juist omdat ze gewend zijn te werken met een centrale klok (CLK). Vernieuwde input vanaf de universiteiten begint weer een beetje te komen en de interesse voor asynchrone systemen neemt toe. Zou sowieso schelen op meer vlakken: Ook latencies en waitstates zijn dan (in principe) overbodig (!) Ik vermoed echter dat we nog niet voor 2010 een serieuze asynchrone concurrent op de markt zullen zien.

Persoonlijk zie ik als overbrugging nog het meest in parallel-processing: Het gebruik van meerdere goedkope processoren om samen tot een sneller systeem te komen...

[Anoniem: 37898]

even over de banaliteit van een fan, ik snap dat eigenlijk ook niet, er zijn zat methoden om lucht door middel van magnetisme en fasen in grote beweging te brengen

edit:
de technieken die in de testtunnels voor auto's en vliegtuigen gebruikt worden, dan brengen ze luchtdeeltjes in beweging dmv een sterk magnetishc veld en dan gaat de lucht op eoa manier stormen, schijnt erg gecontroleerd gedaan te kkunnen worden

, veel meer kracht als een fan, maar daar wordt weinig aandacht aan besteed, misschien denken de chipbakkers stiekem wel aan waterkoeling voor de normale mens, want over 5-10 aar moeten fans toch wel weg zijn, ze zijn er eigenlijk pas echt sinds de 486 dx4-100l, daarvoor zag je ze enkel in servers, en water/gaskoeling voor servers is ook al geen uitzondering meer...

[Krul]

[quote]
ik snap dat eigenlijk ook niet, er zijn zat methoden om lucht door middel van magnetisme en fasen in grote beweging te brengen[edit]
[/qoute]

Nou ik snap het wel....machnetisme en computerelektronica gaan niet samen
Dus dit is geen optie...

[Anoniem: 45166]

Persoonlijk zie ik als overbrugging nog het meest in parallel-processing: Het gebruik van meerdere goedkope processoren om samen tot een sneller systeem te komen

maar je kan toch moelijk ik 2030 met 60 Amd`s XP3000 in je kast gaan zitten?
Gaat je een boel stroom kosten, mobo wordt te groot en dat kost weer prestatie.
Wat is er met die Boi dinges Nano proccesor projeckt gebeurt(Nano zooi rustent op magnetisch velt, met Bio plasma zooi)
Sorry voor slechte uitleg, heb het wel eens gelezen maar nooit echt veel van gehooort.
Ik kan echt niet leven met een snelheids stop!
Ik heb nammelijk haast >

[joker1977]

In 2030 zijn we een stuk verder dan de AMD 3GHz mag ik hopen, ik bedoelde 'als overbrugging' in de periode na 2005 tot, pak-em-beet 2010-2015.

Overigens heeft parallel-processing echt wel de toekomst; het is stukken goedkoper, beter schaalbaar en redundant. Daarnaast moet je je zo'n systeem niet voorstellen als 'dat alles nog net zo groot is als nu'. Een complete 486 PC kun je nu in een sigarettendoosje drukken.

-quote-

Wat is er met die Boi dinges Nano proccesor projeckt gebeurt(Nano zooi rustent op magnetisch velt, met Bio plasma zooi)

Hmm, hier kan ik niks mee. Kun je eens uitleggen wat je hier PRECIES mee bedoelt ?

-EDIT- Verduidelijkingen

[moppie]

Hoeven we straks geen lawaaierige fan meer te monteren

[Acidfire]

Juist wel, de chip zelf wordt wel koeler maar er moet nog evenveel warmte afgevoert worden. Als je een peltier gebruikt om een cpu te koelen heb je ook flinke koeling nodig om die peltier weer af te koelen.

btw, betekent dit dan op grote schaal het eind van overclocken? Als er standaart peltiers gebruikt worden kan de tweaker alleen nog met stikstof en misschien phase change koeling meer koelen dan standaart en dus zo meer dan standaart clocken...

[Anoniem: 24471]

wat dacht je van de huidig barieere te bypassen en daardoor dus sneller en better chips op de markt te bregen die normaal onhaalbaar zouden zijn met de huidig cooling die we hebben

[srblackbird]

niet meer overclocken

[biertje-blijf-bij-me]

of het word een excuuus voor de chip designers om de chip warmer te laten worden......beter koeling...slechter ontwerp chips....

[Saus]

of het word een excuuus voor de chip designers om de chip warmer te laten worden......beter koeling...slechter ontwerp chips....

Of juist om de chip nog harder te laten lopen dan ie eigenlijk kon (dat ie in de fabriek wordt overgeklokt, omdat ie al meer gekoeld wordt dan voorheen).

[TheGhostInc]

<no flame intended>
Dat was ook een beetje wat Microsoft een tijdje heeft gedaan, gewoon software schrijven die te groot, log en onoverzihtelijk werd, aangezien machines toch snel genoeg zijn.

Uiteindlijk komt er altijd een concurrent die het wel beter kan, waardoor ze toch worden gepushed om dat beetje performance er toch nog uit te persen.

[Yero]

Het aantal koelers in een PC is de laatste jaren flink toegenomen, evenals de geluidsoverlast en de grootte. Neem een standaard cpu, geforce kaartje, warme chipset, snelle harddisk, heftige brander, voeding en een systeemfan en je zit al op 7 koelers!!!

Het wordt dus inderdaad tijd dat koelers 'passen' bij de chip. Een kleine 478 P4 met een reuzen koelblok van 4 bij 4 bij 4 vind ik eigenlijk echt niet kunnen!

Ik hoop dan ook dat deze thin-film techniek zich voortzet

[Anoniem: 23081]

Maar geluidskaarten en speakers zijn de laatste jaren ook flink toegenomen. 2*200W RMS versterker met de nodige speakers, dan hoor ik mijn overgeklokte fans niet meer.

[BezurK]

Overgeklokte fans?

[Anoniem: 16888]

Wel een hele interressante techniek. Jammer dat er niet meer info bij staat. Hoe werkt het eigenlijk? Door stroom te laten lopen nemen de electronen de kinetische energie over van de moleculen ter plaatse of zo? Lijkt me handig, alleen je produceert, net als met een peltier, nog meer warmte dan er was, deze zul je dus ook moeten afvoeren van het kleine stukje (de films zullen toch niet groter zijn dan je core ?) Lijkt me dus wel een oplossing voor de betere tweaker met waterkoeling !!

[joker1977]

Voor meer informatie over dit onderwerp:
http://fusion.ece.ucsb.edu/~web/labounty00ict.pdf

Vereist wel enige (lees: gevorderde) fysische achtergrondskennis. VWO-kennis natuurkunde is niet afdoende. Maar de uitleg is wel duidelijk als je 'wat verder' bent met natuurkunde-kennis. In het kort komt het erop neer dat er wordt geprobeerd werkelijk minder hitte te produceren, door path-lengte van de p-n(-p) paden EFFECTIEF in te korten. Vrij gecompliceerd allemaal, maar wel interessant.

-EDIT- Hyperlink werkte niet; nu wel

[Beaves]

Naast deze nieuwe techniek, zijn andere bedrijven ook hard bezig met het koelingsprobleem, zoals AMD en Massachusetts Institute of Technology.

AMD heeft een vorig jaar een patent verkregen op een ingebouwd peltier element in de core, die ingeschakeld kan worden als de temperatuur te hoog wordt en de Massachusetts Institute of Technology heeft een ventilatortje van nog geen speldenkop groot ontwikkeld waardoor je er heel veel kan gebruiken om een chip te koelen.

Al deze technieken kunnen er dus voor zorgen dat de chips straks beter gekoeld kunnen worden, maar ik zie liever ontwikkelingen zoals deze. Die ontwikkeling zorgt ervoor dat chips veel minder heet worden waardoor al deze nieuwe technologieën overbodig zouden worden. Dat zou IMHO veel beter gaan werken, want CPU's met een ingebouwde Peltier zie ik toch niet echt zitten.

Maar ja, tot die tijd zijn dit soort ontwikkelingen natuurlijk heel mooi.