Metāla dzesēšanas skaitļošana

Daudzējādā ziņā Mūra likums — mikroshēmu ražotāja Intel līdzdibinātāja Gordona Mūra slavenais pareģojums, ka mikroprocesoru sarežģītība pieaugs eksponenciāli, nepalielinot cenu, ir spēkā četrus gadu desmitus. Bet šī sarežģītība ir saistīta ar slēptām izmaksām: siltumu.





Arvien vairāk komponentu un ķēžu iepakošana mikroshēmā prasa vairāk elektroenerģijas, lai to darbinātu. Un lielākā daļa šīs jaudas pārvēršas siltumā, tā ka jaunākās mikroshēmas var ātri pārsniegt 100 grādus pēc Celsija, ja tās nav pienācīgi atdzesētas.

Problēma kļūst tik nopietna, ka pagājušajā gadā Intel atcēla ātrdarbīga CPU projektu, daļēji tāpēc, ka neatrada praktisku veidu, kā atdzesēt enerģiju patērējošās mikroshēmas (skatiet pievienoto piezīmjdatoru). Pārkarsētas mikroshēmas nedarbojas droši, iespējams, izraisot datora avārijas, sabojātus failus, grafiskas kļūdas un pat neatgriezeniskus bojājumus.

Ir liels pieprasījums pēc kompaktiem, izdevīgiem dzesēšanas risinājumiem, saka Suresh V. Garimella, Dzesēšanas tehnoloģiju pētniecības centra direktors Purdjū Universitātē Indiānā. Pēc viņa teiktā, personālo datoru dzesēšanai tradicionāli izmantotie ventilatori sasniedz savas robežas.



Viens no iespējamiem šīs pieaugošās problēmas risinājumiem biežāk ir saistīts ar kodolreaktoriem: šķidrā metāla dzesēšana. Šī tehnoloģija, ko vada NanoCoolers, starta uzņēmums Ostinā, Teksasā, izmanto neparastu metālu savienojumu, kas istabas temperatūrā paliek šķidrs. Pašlaik to gallija un indija maisījums (un šķipsniņa alvas) brīvi plūst temperatūrā virs 7 grādiem C. Saskaņā ar produktu menedžera Miksu Vilkoksa teikto, jauna formula varētu sasniegt pat mīnus 10 grādus C.

Garimella saka, ka šī tehnoloģija ir viens no vairākiem jaunajiem un daudzsološajiem dzesēšanas risinājumiem, kas pēdējā laikā tiek piedāvāti un īstenoti.

Šķidrais metāls plūst cilpā ap datoru vai grafisko karti. Pirmkārt, tas uzņem siltumu no apsildāmās mikroshēmas augšdaļas. Tad šķidrums pa caurulēm tiek sūknēts uz radiatoru (parasti ar ventilatoru), kur siltums tiek izvadīts gaisā. Visbeidzot, atdzesētais šķidrums cirkulē atpakaļ uz mikroshēmu.



Sūknis, kas pārvieto šķidro metālu sistēmā, ir viena no izgudrojuma galvenajām priekšrocībām salīdzinājumā ar konkurējošo tehnoloģiju, ūdens dzesēšanu. Izmantojot dzesēšanas šķidruma metālisko dabu, sūknis elektromagnētiski virza šķidrumu apkārt. Atšķirībā no ūdens dzesēšanas procesam nav vajadzīgas kustīgas daļas, tas patērē maz enerģijas un ir kluss. Patenta pieteikumā NanoCoolers pat iesaka darbināt sūkni tikai no datora radītā siltuma. Lai gan šķidrais metāla savienojums nav toksisks, saskaņā ar Wilcox teikto, tas ir kodīgs dažiem metāliem, īpaši alumīnijam.

Pati šķidrā metāla pievilcība ir tā lieliskā siltuma vadītspēja. Saskaņā ar Sapphire Technology, kas ir pieņēmusi NanoCoolers izgudrojumu datora grafikas kartei, tā ir 65 reizes vairāk siltumvadītspējīga nekā ūdens un 1600 reizes labāka nekā gaisa dzesēšana.

Īsāk sakot, šķidrais metāls spēj ātrāk absorbēt siltumu un tādējādi ātrāk atdzesēt skaidas. Šī īpašība ir novedusi pie tā izmantošanas kā galīgais dzesēšanas šķidrums dažos kodolreaktoros, kurus dzesē ar šķidru nātriju vai kāliju, kā arī augstas kvalitātes mašīnu komponentu, piemēram, gāzturbīnu lāpstiņu, ražošanā, kur komponenti tiek ātri atdzesēti. līdz 660 C ar izkausētu alumīniju, lai novērstu defektu veidošanos.



[Šķidrie metāli] noteikti varētu nodrošināt lielāku dzesēšanas jaudu, saka Garimella. Tomēr attiecībā uz to praktisko pielietojumu viņš ir piesardzīgāks: [Tas] lielā mērā ir atkarīgs no tā, kā tie ir ieviesti, un no kontrolējošās termiskās pretestības iepakojumā.

Patiešām, paliek jautājums, vai ieviešanas grūtības traucēs šai jaunajai tehnoloģijai kļūt par praktisku dzesēšanas risinājumu personālajam datoram. Viens konkurents uzskata, ka Sapphire Technology šķidro metālu tehnoloģijas izmantošana ir vairāk saistīta ar mārketingu. Dzesētāja paaugstināto izmaksu, izmēra un svara dēļ mēs nedomājam, ka šī tehnoloģija ir gatava tirgum, saka Lesters Lau, konkurējošā grafikas karšu ražotāja Abit Computer no Taivānas pārstāvis. Mārketinga vērtība ir intriģējoša, taču šķiet, ka šobrīd negatīvie aspekti atsver priekšrocības.

Arī nozares eksperts ir skeptisks. Tas ir liels lēciens, ieviešot tik daudz jaunu komponentu, kas nav pārbaudīti, saka Monem Alyaser, Applied Thermal Technologies direktors, Santa Clara balstīta inženieru konsultāciju kompānija, kas ir palīdzējusi siltuma projektēšanā Microsoft Xbox 360 un Apple Powerbook Titanium. Alyaser uzskata, ka ūdens dzesēšana būtu labāks nākamais solis datoru industrijai, jo tā ir pārbaudīta un pārbaudīta (tā pastāv tik ilgi, kamēr automašīnās ir bijuši radiatori).



NanoCoolers Miks Vilkokss norāda, ka šķidrajam metālam ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar ūdens dzesēšanu, tostarp klusāks un uzticamāks elektromagnētiskais sūknis, kā arī tas, ka tam ir tāda pati vai labāka dzesēšanas spēja.

Pašlaik gandrīz visi datoru tirgū pieejamie produkti izmanto gaisa dzesēšanu. Turpretim ūdens dzesēšana ir paredzēta tikai entuziastu komplektiem. Testos ar klēpjdatoru Wilcox saka, ka NanoCooler tehnoloģija ir par aptuveni trīsdesmit procentiem efektīvāka nekā siltuma caurules gaisa dzesēšanas sistēma un par pieciem procentiem labāka nekā ūdens dzesēšana.

Protams, šādi skaitļi ir ievērojami zemāki nekā gaidīts, ņemot vērā šķidrā metāla augsto siltumvadītspēju. Problēma, saka Vilkoks, ir siltuma izvadīšana no šķidrā metāla, pirms tas tiek cirkulēts atpakaļ mikroshēmā. Galu galā tas nozīmē izmantot radiatoru vai ventilatoru, lai izvadītu siltumenerģiju apkārtējā atmosfērā, to pašu metodi izmanto ūdens un gaisa dzesēšanas sistēmās.

Faktiski NanoCoolers koncentrē savus resursus arī uz citām dzesēšanas tehnoloģijām, jo ​​īpaši uz tradicionālo termoelektriķu plānas plēves augsta blīvuma versiju, ko izmantos dažādos patēriņa produktos.

Tikmēr grafikas mikroshēmu ražotājs Sapphire paziņo, ka šovasar nosūtīs savu ar metālu šķidrumu dzesējamo Blizzard grafisko karti recenzentiem žurnālos un tiešsaistes publikācijās, kas ir pirmais publiskais ar metālu dzesējamas tehnoloģijas demonstrācija personālajā datorā.

Avoti:

paslēpties