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El enfriamiento microfluídico puede prevenir la desaparición de la Ley de Moore

Las gotas de agua guiadas a través del silicio del chip parecen una forma prometedora de mantener frescos los chips y aumentar su rendimiento.

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La incapacidad de la tecnología existente para mantener los microchips fríos se está convirtiendo rápidamente en la principal causa del enfriamiento de los microchips. Ley de Moore Puede que pronto se dirija a la desaparición.

En medio de la continua necesidad de velocidad digital, los científicos e ingenieros están trabajando para incluir más transistores y circuitos de soporte en una matriz de silicio ya abarrotada.Sin embargo, por complicado que parezca, con problema de fiebre.

«En este momento, hay un límite de lo que podemos poner en los microchips», dijo el investigador principal de Lockheed Martin, John Dietery. este comunicado de prensa«Uno de los mayores desafíos es administrar el calor. Si puede administrar el calor, puede usar menos chips, lo que significa menos material, lo que ahorra costos y reduce el tamaño y el peso del sistema. Si administra el calor y con la misma cantidad de chips, su el sistema obtendrá un mayor rendimiento».

La resistencia al flujo de electrones a través del silicio genera calor, y empaquetar tantos transistores en un espacio tan pequeño genera suficiente calor para destruir el componente. Una forma de eliminar la acumulación de calor es reducir el flujo de electrones mediante el uso de fotónica al nivel del chip. Sin embargo, la tecnología fotónica no está exenta de problemas.

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El enfriamiento microfluídico puede ser la respuesta

En busca de otras soluciones, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos (DARPA) lanzó un proyecto llamado Aplicación Ice Cool (Refrigeración mejorada intra-chip/inter-chip). «ICECool está explorando tecnologías térmicas disruptivas para aliviar las limitaciones térmicas en el funcionamiento de los sistemas electrónicos militares al tiempo que reduce significativamente el tamaño, el peso y el consumo de energía», explicó. Sitio web de GSA FedBizOpps.gov.

microcooling 1Único en este enfoque de enfriamiento es el impulso para usar una combinación de enfriamiento microfluídico intrachip y/o entre chips e interconexiones térmicas en el chip.

Este Anuncio de la aplicación DARPA ICECool Las notas, «Tales micro-intra-chip y/o canales entre chips (ver imagen a la derecha) pueden tomar la forma de microcanales axiales, canales radiales y/o canales de flujo cruzado, y pueden involucrar microporos y estructuras múltiples para distribuir y redirigir el flujo de líquido de la manera más favorable, incluso en forma de chorros de líquido localizados, para cumplir con las métricas especificadas de flujo de calor y densidad de calor».

Usando las técnicas descritas anteriormente, los ingenieros de Lockheed Martin han demostrado experimentalmente que el enfriamiento en el chip es una mejora significativa. «La primera fase del proyecto ICECool valida la efectividad del enfoque de enfriamiento microfluídico integrado de Lockheed al mostrar una reducción de cuatro veces en la resistencia térmica mientras se enfría un molde de demostración térmica que disipa un flujo de calor a nivel del molde de 1 kW/cm2 y múltiples puntos de acceso localizados de 30 kW/cm2 ”, decía el comunicado de prensa de Lockheed Martin.

Durante la segunda fase del proyecto Lockheed Martin, los ingenieros se centraron en los amplificadores de RF. «Usando su tecnología ICECool, el equipo ha podido demostrar un aumento de más de 6 veces en la potencia de salida de RF para un amplificador dado, mientras sigue operando más frío que sus contrapartes con enfriamiento convencional», continuó el comunicado de prensa.

pasar a la producción

Con confianza en la tecnología, Lockheed Martin ya está diseñando y fabricando antenas de transmisión enfriadas por microfluidos funcionales. Lockheed Martin también se ha asociado con Qorvo para integrar sus soluciones de refrigeración con el alto rendimiento de Qorvo. Proceso de nitruro de galio.

autor de trabajo de investigación Programa de enfriamiento mejorado Intra-Chip/Inter-Chip (ICECool) de DARPA Se sugiere que las aplicaciones ICECool generarán un cambio de paradigma en la gestión térmica de los sistemas electrónicos. «Los ejecutores de ICECool Apps definirán y demostrarán un enfoque específico de la aplicación para la gestión térmica en el chip y entre chips que será coherente con el conjunto de materiales, el proceso de fabricación y el entorno operativo previstos para la aplicación».

Si esta tecnología de microfluidos es tan exitosa como dicen los científicos e ingenieros, la Ley de Moore parece tener una oportunidad.

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