Effectievere koeling mogelijk met micro-channel heatsinks

Bij Tech-Blog lezen we over een alternatief voor de huidige koelmethodes die gebruik maakt van redelijk gangbare technieken. Onderzoekers van Purdue University hebben namelijk de koelmethode die in koelkasten wordt gebruikt, toegepast op microschaal. Het koelsysteem in een koelkast werkt met een vloeistof die bij verhitting gas wordt. Door dit gas met een compressor samen te persen, geeft het gas de warmte gemakkelijk af aan de lucht en komt het gas weer terug in de vloeibare staat. De onderzoekers hebben deze methode nu weten te verkleinen naar een formaat dat niet groter hoeft te zijn dan de te koelen chip. De koelvloeistof stroomt in geval van de micro-channel heatsink door buisjes met een doorsnede van ongeveer drie mensenharen. Het hele systeem moet op een oppervlakte van drie vierkante centimeter kunnen passen. Volgens de onderzoekers moet het systeem binnen drie jaar klaar zijn voor gebruik.

Reacties (57)

[resink]

Bestaat echte vooruitgang niet uit minder opwekken van warmte? Koeling lijkt een lapmiddel, hoewel deze techniek door zijn eenvoud (gelijkend op koelkasten) wel heel charmant is.

edit:

Kan iemand mij uitleggen waarom op mijn post een 'powermoderatie' heeft plaatsgevonden? Het lijkt me een serieuze bijdrage. Zie de reacties.
Op het modereter-forum vind ik ook niets.

<div class="b4" style="position: relative; color: black; border: #C6C1B4 1px solid; width: 80%; padding: 5px; font-size: 12px;"><span style="color: C00042;">Admin-edit:</span>
Het reageren met betrekking tot de moderaties binnen een reactie-draad is onwenselijk en offtopic.

Opmerkingen over deze powermoderatie word in dit topic @ Tweakers.net Moddereter Forum behandeld
</div>

[cyspoz]

Er wordt door veschillende mensen gezegt dat een CPU beter minder warmte af kan geven. De beperking van snelheid zit momenteel bij cpu's voor een groot deel in die warmte ontwikkeling. Mensen willen steeds sneller en al zou je een snellere cpu maken die minder warmte produceert dan laat iedereen die uiteraard 100% presteren door hem tot zijn maximum te gaan afhankelijk van de temperatuur limiet. Waardoor dus alsnog die grote hoeveelheid warmte ontiwkkeling ontstaat.

Je hebt dan in verhouding wel minder energie nodig voor een hoeveelheid rekekracht, maar aangezien de vraag naar rekenkracht blijf groeien zal ook die temperatuur altijd blijven groeien. Dus technieken zoals deze zijn altijd welkom.

Mooier zou zijn als in de toekomst de warmte via heatpipes naar buiten kon worden gevoerd en dan buiten in de lucht natuurlijke koeling kon plaatsvinden. Maar dat is misschien wel heel ver in de toekomst en alleen voor server ruimtes.

[RetepV]

Bestaat echte vooruitgang niet uit minder opwekken van warmte? Koeling lijkt een lapmiddel, hoewel deze techniek door zijn eenvoud (gelijkend op koelkasten) wel heel charmant is.

Performance haal je niet door maar aan één kant dingen te verbeteren. Koeling is net zo onderdeel van de performance van een processor als het opgenomen vermogen.

Met andere woorden: het is niet zwart of wit. Met minder warmte opwekken kan inderdaad meer performance gehaald worden. Maar met betere koeling net zo goed.

Het beste is dus gewoon om allebei te verbeteren.

Dat lijkt een simpele uitspraak, maar zoals je zelf al merkt zijn mensen geneigd om een stokpaardje te zoeken en al het andere af te wijzen. Dat gebeurt dan onder het mom van 'esthetiek': het klassificeren van oplossingen onder 'mooi', 'lapmiddel', 'kinderachtig' enz., en vervolgens bepaalde klassen te negeren omdat ze niet 'bij je passen'.

Performance is geen kunst. Performance is rauw. Het maakt niet uit hoe je het laatste beetje performance uit een processor perst, als het maar gebeurt (en als het maar veilig is ).

[kidde]

Toyota had een silliciumchip ontwikkelt die bij 400 graden Celsius nog steeds werkte. Vraag me toch wel een beetje af of deze nog naar de computer komt. (Dan kan je pas echt fijn overclocken! Moeten de andere componentjes ook wel meewerken natuurijk, en je moet het chipje niet met je blote vingers vastpakken )

Edit: Nog even nuttig om te vermelden dat Toyota dit deed om chipjes vlakbij een motorblok van een auto te kunnen plaatsen.

[_Thanatos_]

Dan kun je nog steeds niet overklokken, want dan zullen de chipfabrikanten de chips net zo lang opfokken tot ze net niet doorbranden, zoals nu.

[Jorizzz]

Ach in elk geval is het een betere vorm van koeling dan de reusachtige koelblokken die nu gebruikt moeten worden, waterkoeling en exotische andere oplossingen even daargelaten

[_Thanatos_]

Zo charmant is deze oplossing niet. Er wordt nml nog evenveel warmte gegenereerd, en die warmte moet toch ergens blijven...

Zo heb je ook mensen die zeggen dat met betere koeling er minder warmte uit de PC komt

[NBK]

De hoeveelheid warmte blijft idd hetzelfde maar doordat de temperatuur van de uitgeblazen lucht lager is lijkt het veel minder.

[SlinkingAnt]

Er staat me iets van bij dat dit al een keer eerder langs geweest is. Ik heb er iig al vaker van gehoord.
On-die waterkoeling -> http://www.tweakers.net/nieuws/29112/

[Kuhlie]

Behalve dat het gewoon een heel andere techniek is, is het wel leuk om dat artikel uit oktober 2003 te lezen:

Dit jaar nog worden de eerste samples naar de PC-bouwers gestuurd.

Ik heb nog niks gezien hoor

[Baritee]

Door het compresseren creëer je extra warmte die je ook ergens kwijt moet geraken en wordt het voordeel van de hogere temperatuur, waardoor je gemakkelijker de warmte aan lucht kan afgeven, voor een deel verloren. Wat wel zeker is, is dat je in totaal meer stroom zal verbruiken. Heatpipes werken eigenlijk op hetzelfde principe maar dan zonder compressor, en dat heeft toch mijn voorkeur.

[Nivado]

Dat verlies valt allemaal wel mee en weegt niet op tegen het hogere temperatuurverschil dat warmte afgifte drijft. Voorbeeld: je CPU is normaal 40 graden. je kast temp is ca. 25 graden drijvende temperatuurverschil is dan 15 graden. als je met zo'n apparaat de temp van je heatsink op 70 graden krijgt heb je een drijvent temperatuurverschil van 45 graden wat een 3x zo grote warmte stroom veroorzaakt. als je er dan de helft meer vermogen in moet stoppen blijft je CPU als nog koeler.

Heatpipes vervoeren de warmte alleen maar naar een ander punt en verhogen de temperatuur niet, en daarom werkt dit apparaat beter.

[FlorisB]

En aan wat voor temperaturen moeten we dan denken?

[bamboe]

theoretisch kunnen ze net als je vriezer redelijk ver in de min gaan.
het nadeel is alleen dat je net als je koelkast / vriezer een verplaatsing van de warmte teweeg brengt, je moet dus nog steeds de warmte afvoeren.

[miw]

Net als een koelkast is ook dit koelelement een warmte pomp. Het idee is dat je het te koelen voorwerp op een lage temperatuur kan houden door de warmte te verplaatsen naar een lange buis met warme/hete vloeistof. Die hete buisjes moet je dan weer op de ouderwetse manier koelen met lucht. Doordat je alle warmte in de buizen concentreert, krijg je ook een efficientere overdracht van de buiswarmte aan de lucht.
In een aantal opzichten lijkt dit op de heat-pipe koeling constructie die gebruikt worden in laptops en barebone PC's. De prestatie is dat er nu een compressor aan is toegevoegd waardoor er een nog betere koeling en een betere warmteoverdracht ontstaat.

[Hann1BaL]

Dat is natuurlijk niet te zeggen. Wat ga je koelen? Misschien is het wel bedoeld voor geheugenmodules.

Verder is niet te voorspellen wat de warmteafgifte gaat worden van nieuwe processoren. AMD cpus zijn ook koeler geworden sinds het XP tijdperk.

[Verwijderd]

Leuke ontwikkelingen, maar als mijn pc straks een absurd wattage trekt en de stroom niet evenredig goedkoper wordt, dan opteer ik toch voor zuinigere processors die minder energie lekken.

Betaal je straks ook weer verwijderingsbijdrage voor omdat die stoffen schadelijk zijn en niet zo bij het oud vuil mogen

[n4m3l355]

verwijderingsbijdrage betaal je al
tevens stroom is nu nog niet goedkoper maar op termijn met de honger naar energie en betere ontwikkelingen die komen in het opwekken van energie zal de prijs vanzelf zakken.
meer kracht betekent uiteindelijk altijd meer gebruik van energie. slimmere technieken om effecienter te werken worden constant ontwikkeld maar ook wordt er constant gedacht aan verbeteringen in de 'kracht'

[s463042]

Prijs zakken is te optimistisch voor me. Dat zal niet gebeuren zolang de vraag veel harder groeit dan het aanbod. En dat laatste is het geval en zal voorlopig nog wel duren.

[Verwijderd]

Sorry das waar dat betaal je al, maar zal mss wel verhoogd worden.

En meer kracht hoeft niet per definitie een hoger wattage te betekenen, ik denk even aan de Centrino en ik kijk ook verwachtingsvol met een schuin oogje naar de techniek van de Cell processor.

Even terzijde het verhaal van de dualcore's, trekken bijna dubbel wattage maar leveren over het gehele front gezien (vooralsnog) geen dubbele prestaties, alleen maar meer lekstroom.

[Verwijderd]

lijkt mij wel dat de toekomst idd niet moet gezocht worden in de koeling van de cpu, maar gewoon als beperking van de opgewekte warmte van deze chips.

Vind het op zich wel een leuk gedacht, dat dit alternatief in ontwikkeling staat, lijkt me wel eens leuk om daar bv de geluidseffecten eens van te bekijken.

komt dit micro koelertje met het gas dat al onder druk staaat in de buisjes?

@gas: is er mss iemand die weet welke vloeistof/gas er gebruikt wordt?

[THC]

Het staat gewoon in het artikel:

Het gas heet: R134a. Dit vervolgens googlen, geeft aan dat het CF3-CH2F (Tetrafluorethaan) was/is een veel gebruikte stof bij het koelkasten. (Een pracht van een CFK als ik me niet vergis)

[Nivado]

R134a is het meest gebruikte koelmiddel. dat wordt in bijna elke airco en koelkast gebruikt en is een stuk millieu vriendelijker dan het vroeger gebruikte Fluor

[mae-t.net]

R134a heeft als nadeel het bepaald lage rendement en een behoorlijke giftigheid voor mensen als het vrijkomt vergeleken met het aloude R12 (tast de ozonlaag aan) of met gassen als R600 ("butagas"). Kennelijk was het in dit geval het handigst, maar er is met andere gassen waarschijnlijk een beter resultaat te krijgen.

[Verwijderd]

Wat ik me afvraag is als koude en warme lucht elkaar treft krijg je normaal condens en dat lijkt me nou niet erg voordelig voor de ons zo geliefde hardware.
Heb op de CeBIT een nieuw soort koeler gezien die volgens mij het principe heeft van een airconditioning, ze deden er daar een 100% CPU belasting test met een K8 754 CPU op een kneuterig Micro ATX mobo en de maximale tempratuur was 38 graden. En er zat een LCD bij waarop de tempratuur kan worden afgelezen.
Het komt waarschijnlijk volgende maand uit zeiden ze .
Hier staat hij in ieders geval : http://www.macstek.com/pckooler/ma-7121.htm

[Verwijderd]

Er is ook nog zoiets als een condensatiepunt. Als bij een gegeven luchtvochtigheid de temperatuur niet lager wordt dan een bepaalde waarde krijg je geen condens.

http://www.fphcare.com/humidification/languages/WHIV%20Adult_NL-185041 432b.pdf

Condensatiepunt
Dit is de temperatuur waarbij het gas 100% Relatieve Vochtigheid heeft (100% vol) of verzadigd is. Als het gas onder deze temperatuur komt, gaan overdadige watermoleculen verloren als condensatie.

Overigens:

het principe (...) van een airconditioning

is hetzelfde als dat van een koelkast.

De koeler die je hebt gezien werkt volgens mij met heatpipes.

[Verwijderd]

Thermoelectric Chip 40 mm X 40 mm 12V DC

Hmmz, die koeler van jou zou een TEC hebben?

Dit doet pijnlijke oude ThermalTake herinneringen bovenhalen

Edit: Benji hieronder was me voor

[Verwijderd]

Een koelkast werkt juist omgekeerd als de nieuwsposter beschrijft:
Een gas wordt samengeperst (door de compressor) en daardoor gloeiend heet.
Dit hete gas wordt afgekoeld in een condensor (het zwarte rooster achterop de koelkast), en als vloeistof (samengeperst afgekoeld gas) door een dunne buis (capillair) geperst.
Die dunne buis eindigt in een dikke buis (verdamper) waardoor de vloeistof weer kan uitzetten tot gas. Daarbij wordt warmte aan de omgeving (=binnenzijde koelkast) onttrokken.

[kidde]

Aha, dus als ik het goed begrijp,
-verwarmd de processor de vloeistof, zodat het gas wordt, (dus de processor koelt af)
-het gas wordt samengeperst door een compressor en wordt hierdoor nog warmer en vloeibaar,
-het warme vloeibare gas onder druk wordt, bijvoorbeeld aan de achterkant van de computer, gekoeld,
-het gekoelde vloeibare gas onder druk gaat door een 'dun buisje' naar de processor, dat buisje gaat bij de processor over in een grotere buis,
-In de grote buis, gemonteerd tegen de proc aan verdampt het gas en koelt af, wordt voor een deel vloeibaar, maar wordt weer verwarmd door de processor,
-Het begint weer overnieuw.
Begrijp ik het zo goed?

[Phyxion]

Is het niet mogelijk om met magneten te gaan koelen?
Dat wouden ze namelijk ook in koelkasten toe gaan passen, want dat is enorm zuinig. Leek mij dan makkelijker om meteen zoiets toe te gaan passen

[Verwijderd]

Zuinig voor de energierekening, dat wel... helaas zijn de stoffen die op dit moment gebruikt worden nog te hoog om het rendabel te maken.

(Ik had hier nooit van gehoord dus ben even gaan Googlen:

A prototype 500 Watt system with a superconducting magnet achieved a COP of over 5, more than an equivalent vapour compression system. However, the cost of the prototype was very high and the viability of the technology depends on finding suitable cheaper materials.

Ik vraag me alleen af of de sterke magnetische straling van deze koelers wel echt handig is zo recht op je core (en voor de rest van je app.).

[kidde]

Beter nog, om de zooi tot enkele graden K te koelen zodat de koperdraadjes supergeleidend worden, en er minder ruis in de electronische circuits optreedt. Erg nuttig ja, de koperdraadjes hebben dan geen weerstand meer, en daardoor wordt ook geen hitte meer opgewekt. Doordat er minder weerstand is kost het ook minder energie.
Alleen jammer dat het zo onpraktisch is

[Verwijderd]

nee maar wel in de richting van en door de grootte ervan kan het zelfs in bijvoorbeeld een shuttle passen