`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Cool Chips -- "квантовое" охлаждение компьютерных систем

0 
 

В последние годы особенно актуальной стала проблема охлаждения элементов компьютеров, решить которую разработчики пока пытаются, что называется, методом "грубой силы". Однако недавно фирма Cool Chips, базирующаяся в Гибралтаре, предложила качественно новый подход.
Если можно так выразиться, отправной точкой технологии Cool Chips является термоионный эффект, открытый еще в 1883 г. Томасом Эдисоном и заключающийся в возникновении электрического тока в зазоре между двумя электродами вследствие отрыва свободных электронов от поверхности разогретого анода.

Термоионный охладитель -- это тот же термоионный преобразователь, но работающий наоборот: в нем под действием напряжения происходит отвод "горячих" электронов от охлаждаемой поверхности.

Cool Chips -- "квантовое" охлаждение компьютерных систем
Cool Chips -- "квантовое" охлаждение компьютерных систем
Cool Chips -- "квантовое" охлаждение компьютерных систем
Масштабные исследования в области термоионных преобразователей и охладителей интенсивно проводились в 50--60-х годах, однако к середине 70-х они были свернуты по нескольким причинам.

В частности, как оказалось, приемлемую работу выхода -- порядка 1 эВ -- имеют щелочные металлы, в то время как у большинства остальных она составляет 4--5 эВ, что требует разогрева до температуры около 2000 oC. При этом с целью сведения к минимуму влияния электронного облака, образующегося в пространстве между электродами, последние необходимо разместить на расстоянии от 1 до 10 мкм друг от друга, что в случае использования щелочных металлов сопряжено со значительными сложностями при массовом производстве.

Специалисты Cool Chips решили пойти иным путем и задействовать квантово-механические эффекты. Их основная идея: электроны должны не преодолевать потенциальный барьер, связанный с выходом из металла и наличием между анодом и катодом пространственного заряда, а туннелировать сквозь него (напомним вкратце, что возможность прохождения частицы сквозь потенциальный барьер -- туннельный эффект -- обусловлена тем, что, согласно уравнениям квантовой механики, вероятность ее нахождения в области с более высокой, чем у нее, энергией, отлична от нуля). Главная задача при этом -- сблизить электроды до 1--10 нм. Если ее решить, то, по утверждению исследователей, во-первых, уже не нужны материалы с малой работой выхода (причем температура подобного охладителя может быть и отрицательной), во-вторых, проблема электронного облака отпадает сама собой.

Одна из основных сложностей состоит в том, что даже в наиболее ровных на сегодняшний день поверхностях, каковыми, к примеру, являются отполированные кремниевые заготовки, применяемые при изготовлении микросхем, величина шероховатостей равна приблизительно 0,5 мкм на сантиметр длины. В Cool Chips ее решили обойти за счет использования электродов с соответствующим друг другу рельефом.

Роль одного из них выполняет все та же кремниевая пластина, а второй формируется методом напыления меди с применением свинцовой прослойки, которая затем удаляется с помощью жидкого азота.

По своему виду охлаждающие элементы Cool Chips напоминают небольшие фишки, а использовать их предполагается в виде массивов. Если говорить об эффективности технологии, то она, согласно предварительным оценкам, с учетом всех возможных потерь (вплоть до оттока тепла через провода, служащие для связи элементов в массиве) может достигать 70--80%; при этом наибольшая теоретическая интенсивность теплоотвода для них составляет 5 кВт/кв. см. Для сравнения: КПД компрессорных систем равен 40--50%, а термоэлектрических -- всего 8%, и несмотря на то что в совершенствование последних уже вложено свыше миллиарда долларов, максимальный показатель, к которому, как полагают ученые, им удастся приблизиться, -- 20--30%.

В числе других достоинств Cool Chips ее создатели называют простоту изготовления, а также дешевизну, обеспечиваемую, в частности, возможностью использования материалов с относительно высоким уровнем примесей.

В принципе, область применения технологии может быть чрезвычайно широкой. Для нас, безусловно, наиболее интересными являются такие направления, как охлаждение элементов компьютерных систем, прежде всего ноутбуков.

При создании прототипов Cool Chips, впервые продемонстрированных на проходившей в середине мая конференции Nanotech Planet, главной целью было достижение максимального туннельного эффекта. Теперь на очереди -- разработка реальных охладителей, на что, по заявлению компании, потребуется еще около года.
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT