Onderzoekers ontwikkelen microwaterkoeler

De EE Times bericht dat onderzoekers van de Purdue University er in zijn geslaagd om een waterkoeler te ontwikkelen op microformaat. De koeler is dermate klein dat deze geplaatst kan worden op een chip om water te pompen door minuscule geëtste kanalen. Het prototype is geïntegreerd in een chip en is één vierkante centimeter groot. Het water wordt gepompt door kanalen met een breedte van 100 microns. Het pompen van het water mogelijk gemaakt doordat aan de zijkanten van de kanalen elektroden zitten waarmee de ionen in het water voortbewogen worden.

Verder wordt er gebruik gemaakt van een piëzo-elektrisch effect om de doorstroming van het water te verhogen. De onderzoekers hopen de techniek verder te ontwikkelen zodat deze in de toekomst gebruikt kan worden om warme plekken op chips te koelen. Problemen die onder andere nog opgelost moeten worden zijn het voorkomen van het verlies van water uit de microkanalen, de techniek geschikt maken zodat productie met de gebruikelijke procédés mogelijk is en het verbeteren van de wiskundige modellen voor de simulatie.

Lees meer

IT-banen

Reacties (30)

Floort

27 april 2006 22:14

Deze locale koeling is volgens mij heel erg nuttig.
Vandaag kreeg ik te horen wat een energieën er in moderne CMOS chips opgewekt worden. Dat was wel even schrikken. De energiedichtheid ligt tegenwoordig in de buurt van een operationele kernreactor. Dat was wel even schrikken. Bron (pagina 16 van de 45)
Het verspreiden van de energie over een groter oppervlak heeft hier dus erg veel effect. Misschien niet zoveel voor de totale afkoeling, maar heel erg veel voor de locale afkoeling.

m1dnigh7 27 april 2006 21:40

Jah maar als het water in zo kleine kanalen stroomt, is er niet veel water nodig, en het is maar 1 cm² groot, dan is er bijna geen water nodig, het water krijgt dan toch heel snel de temperatuur van de chip zelf? dan is het toch ook nutteloos? of wordt hiern og aan gewerkt?

Whuzz @m1dnigh7 • 27 april 2006 21:45

Water koelt zelf niet, het transporteert alleen energie (warmte) en dat is ook wat het hier doet. Warmte van de chip naar een andere plaats transporteren, waar het beter kan worden afgevoerd. Dat er weinig water is maakt dus niet, zolang dat weinige water zelf maar weer voldoende snel wordt afgekoeld, zodat het veel warmte snel kan transporteren.

yvesg @Whuzz • 27 april 2006 22:46

Waarom persé met water ?
Er zijn andere, betere warmtetransporterende middelen op de markt...
Freon (of die nieuwe milieuvriendelijke variant... whatsitcalled) ?

coolcnor @yvesg • 28 april 2006 11:02

Water is DE stof met de hoogste warmtecapciteit per milliliter. Dat betekent dat je meer Joulen kunt opnemen in een gram water voor je 1 graad in temperatuur gestegen bent.
Freon en dat soort shit kun je op een lagere temperatuur aanbieden (bv onder de 0°C), maar gaat er met een hogere temperatuur uit. Sterker nog, het verdampt. Zodra het verdampt is neemt de opname van warmte met een factor 1000 af.
Wil je dus hard koelen, dan neem je een stof die in het hele gebied vloeibaar is. Dat is water.

Jape @yvesg • 28 april 2006 00:03

Je bedoelt A139?

Verwijderd @Whuzz • 27 april 2006 22:55

dan moet dat water inderdaad wel aardig hard door dat blokje gieren:

Our goal is to develop advanced cooling systems that are self-contained on chips and are capable of handling the <b>more extreme heating</b> in future chips

Verwijderd @m1dnigh7 • 28 april 2006 03:11

water kan niet de temperatuur van een chip zelf krijgen, bij 1 bar kan water niet warmer worden dan 100 graden, alcohol niet warmer dan 80 graden

wlunchi @Verwijderd • 28 april 2006 05:22

Je hebt het over 1 bar, maar als het "self-contained" is dan zal de Volume min of meer constant zijn rekening houdend met uitzetten en inkrimpen. Dus als de volume constant is en water wordt warmer zal de druk ook omhoog gaan en daarmee ook de kookpunt. Kijk maar naar LPG, die zou op kamertemperatuur ook vloeibaar moeten zijn, maar door deze in een "kleinere" volume te persen is deze als vloeistof te bewaren op kamertemperatuur

Verwijderd @wlunchi • 28 april 2006 11:38

wel eens gehoord van een expansievat ?

AugmentoR @m1dnigh7 • 28 april 2006 00:20

Het heeft hier meer de bedoeling om self contained te zijn, dus 100% on-chip.

Het zal gebruikt kunnen worden om de warmte van de heetste stukjes van de chip sneller te verdelen over de overige wat koelere gedeeltes van de de chip. Externe koeling van de chip is ook hier nog steeds noodzakelijk...

Dekaasboer 27 april 2006 21:46

Ik vraag me idd af of dit wel enig significant effect heeft op een chip die 120 watt uitstoot.

Misschien heeft het in een PDA wel nut, dan zou je hem misschien kunnen koelen zonder heatspreader, waar je er eerst wel een nodig had.

The__Virus @Dekaasboer • 27 april 2006 21:57

Een chip is maar ontzettend klein. Als ze met deze techniek de warmte over een bijv. 4x zo groot oppervlak kunnen verspreiden, betekent dat een veel betere koeling.

Leftblank

@Dekaasboer • 27 april 2006 21:58

Zoiets heeft juist veel nut op een CPU die veel warmte op een klein oppervlak kwijt moet, deze koeling is waarschijnlijk vele malen efficienter dan core->IHS->koelpasta->koper->alu->lucht zoals 't over 't algemeen nu gaat.

0rbit @Dekaasboer • 27 april 2006 21:58

Een passief element dat voldoet vervangen door een actief element; dat lijkt me nooit de bedoeling.

Verwijderd @0rbit • 27 april 2006 22:08

Als het veel beter koelt, waarom niet? Het lijkt me nou niet dat dit erg veel energie verbruikt of veel lawaai maakt.

engelbertus 27 april 2006 22:08

ik denk dat het voordeel hier is dat een chip niet overal even heet wrdt en dus op bijvoorbeeld ergens in een hoekje met de rekeneenheid een piek warmte productie heeft als je hem een moeilijke opdracht geeft.

de chip kan dan op die plek slechts de warmte kwijt aan het koellichaam direct op die plaats. met het water vergroot je het koeloppervlak, en dus ook de warmtepiek terplekke.

de chip zal dan minder snel stuk gaan als gevolg van te veel warmte.

je kunt dus meer overklokken. ;-)

dus iedereen op tweakers.net zou er erg blij mee zijn.
t staat ook koel he. mijn chip heeft onboard waterkoeling...
alleen is het wel oppassen met overkoling. onder nul stroomt water niet zo snel meer...

martijnve @engelbertus • 27 april 2006 22:27

Dat hij hierdoor hoger geclockt kan worden lijkt me een waarchijnlijk. Maar ik ben bang dat de amd/intel dit al voor je doet met als gevolg een hogere rating en een hogere prijs. Dus de overclockers zullen er niet veel mee opschietten.

ThomVis 27 april 2006 22:22

Calgon, voor nog betere prestaties van uw CPU!

Dr.Trunks 28 april 2006 13:22

En als je dan met Ph Ch aan de gang wil? Dan bevriest het water in die gangen en dan krijg je een barst in je CPU ? Dat kan je dan wel een cold-"bug" noemen

Flexx 27 april 2006 21:56

Is dit niet wat een heatpipe systeem doet maar dan zonder pomp ?
Door middel van water de warmte transporteren naar een groter koel oppervlak ?

diederik77 @Flexx • 27 april 2006 22:01

Een heatpipe werkt door middel van faseverandering: de energie wordt opgeslagen door de vloeistof te laten verdampen (dat onttrekt energie) en later te laten condenseren, waarbij weer (warmte)energie vrijkomt.

Bij waterkoeling veranderd het water niet in gas, de temperatuur wordt alleen hoger.

Patriot @Flexx • 27 april 2006 21:59

Heatpipes werken niet met water, ze geven de warmte zelf door. Water moet bewegen om de warmte goed kwijt te kunnen (stilstaand water kan dit niet goed), de heatpipes zijn er vooral om een groot koeloppervlak te creeëren, een luchtkoeler langs alleen de chip zal minder goed werken als langs een heatpipe.

engelbertus @Patriot • 27 april 2006 22:12

heatpipes werken wel met water. de warte wordt door het water getransporteerd vanaf de chip ( dus na de heat spreader.)
een hetapipe is zo interesant door de werking, de "pomp" is eigenlijk een natuurkundig systeem die het water laat verdampen en condenseren. en kost z geen energie, en levert heeft eigenlijk ook geen efficientieverlies ( geen wrijving van mechaanische delen) de pomp in die chip moet weer aangestuurd worden, en kan zo dus ook weer stuk gaan.
een hetapipe kan alleen stuk gaan als die lek gaat, of er andere contactoppervlakken losraken.

deze nieuwe vorm van in-chip waterkoeling is eigenlijk en internet heat spreader.

het effect is dus dat eenhoge belasting op de chip, minder risicovol wordt dan voorheen.
m,aar zodra dit gemeengoed i geworden merk je dat niet meer natuurlijk.