Az IT iparban a kifejlesztett lapkák hűtése jelenti az egyik gondot. Persze a kellően méretes hűtőbordák, a gyorsan pörgő ventilátorok, illetve az eleve hűtött szervertermek sokat tesznek a hőmérsékleti értékek elszabadulása ellen, ugyanakkor vannak olyan, egyre inkább reálisnak tűnő irányok, amelyeknél a hűtést is át kell gondolni. Rögtön ott van a fejlődés problémája akkor, amikor már elértük a CMOS gyártástechnológia határait. Gyorsabb lapkákra ugyanis akkor is szükség lesz, amikor már igen kevés, vagy akár egy elektron is be tud kapcsolni egy tranzisztort. Ez persze ma még csak teória és az sem biztos, hogy az aktuális fizikai ismereteinkkel ezt elérjük, ami azért baj, mert az elvi lehetőségnél hamarabb eljön a skálázhatóság vége.

A háttérben persze már folynak olyan kutatások, amelyek azt vizsgálják, hogy ha két dimenzióban reálisan már nem lehet tovább építkezni, akkor folytassuk a fejlődést emeletesen, így a lapkákat egymásra lehet tokozni, biztosítva ezzel a további előrelépési lehetőségeket. Abban az iparág nagyrészt egyetért, hogy semmiképpen sem a nagy monolitikus lapkák képzik a jövőt, sokkal inkább az egymás mellé helyezett kisebb, úgynevezett chipletek, amelyeket összekapcsolva funkcionálisan megkaphatjuk egy nagyobb monolitikus lapka képességeit, jóval kedvezőbb gyártási lehetőségek mellett. A chipletek hűtése azonban nem különbözik jelentősen attól, amire ma szükség van, ugyanis első körben még a tokozás nyomtatott áramköri lapjára kerülnek a fejlesztések, de a távolabbi jövőben már ezt is érdemes átgondolni, és tényleg reális alternatíva lesz az egymásra való építkezés.

Persze az úgynevezett 3D-s tokozás nem ismeretlen, az ultramobil szinten ma is alkalmazzák a gyártók, viszont a gondok már itt is látszanak, nevezetesen az egyes egymásra helyezett lapkák hőtermelését el kell vezetni. Ez közel sem könnyű, mivel a hűtőborda csak a legfelső chippel érintkezik közvetlenül, vagyis megfelelően kell méretezni ahhoz, hogy az alsóbb lapkákat is lehűtse. Emellett utóbbi nem működhet olyan magas teljesítménnyel, ugyanis a hőleadása is korlátozva van a közvetlen hűtés hiányában. Ez a gond hatványozottan jelen lesz akkor, amikor kifejezetten nagy teljesítményű lapkákat fogunk egymásra tokozni, és ezekhez már olyan hűtési rendszer kell, amely az aktuális megoldásoknál jóval gyorsabban vezeti el a hőt, ráadásul nem csak a legfelső lapkáról.

A Purdue Egyetem Birck Nanotechnológiai Központja egy DARPA által finanszírozott projekt részeként pont ilyet dolgozott ki. A rendszer állítólag 1 kW-nyi hőmennyiséget vezet el négyzetcentiméterenként, ami nagyjából a tízszerese annak, amit a mai nagy teljesítményű lapkák generálnak.

Az alapötlet rendkívül érdekes, és tényleg az egyetlen reális iránynak néz ki a 3D-s tokozású, nagy teljesítményű dizájnok megfelelő lehűtésére. A rendszer alapját olyan mikrocsatornák képezik, amelyek az adott 3D-s dizájn egyes egymásra épülő rétegein párhuzamosan átfutnak. Ezekben kering majd az elektromosan szigetelt folyékony hűtőfolyadék, ami lényegében a teljes 3D-s tokozású dizájnról viszonylag egyenletesen vezeti el a hőt, így egyik réteg teljesítményét sem kell drasztikusan korlátozni a hűthetőség érdekében.

A prototípus, a HFE-7100-as úgynevezett mérnöki folyadékra épít. Ennek számos előnye van, többek között a rendkívül kis résekben is áramlik, illetve dielektrikumként viselkedik, vagyis elektromosan szigetel. A hatékonyság növelése és a nyomásesés csökkentése érdekében a rendszer több kisebb mikrocsatornával dolgozik, így egy ilyen hossza nem több 250 mikronnál.

(forrás: Purdue Egyetem) [+]

A projekt nagyon ígéretes és jó esély van rá, hogy a nagy teljesítményű lapkákból felépített 3D-s tokozást használó dizájnok alapvető hűtésére használt rendszerek erre fognak épülni. Ennek elsődlegesen majd a szerverpiacon lesz jelentősége, de később persze más piacokra is el fog jutni ez a technológia, hiszen a fizika mindenhol korlátozza a lehetőségeket.