Heiße Computerchips mit "Ionenwinden" dramatisch herabkühlen

Computerchips werden immer kleiner und gleichzeitig leistungsfähiger -- und damit auf gleicher Fläche immer heißer. Doch jetzt präsentieren US-Forscher eine ganz neue, deutlich leistungsfähigere Kühltechnik, um die Wärme von Computerchips effektiv abzuführen.

West Lafayette (USA ) - Sie erzeugen so genannte Ionenwinde, die den Abtransport der Luft über Computerchips um bis zu 250 Prozent erhöhen können. Das ist bis zu fünfmal mehr, als andere Kühlungsexperimente versprechen. Die neue Methode könnte noch dünnere, aber deutlich kühlere Minicomputer und Mobiltelefone konstruieren helfen. In rund drei Jahren könnte sie marktreif sein, so die Forscher, wenn es ihnen gelingt, die Konstruktion zu miniaturisieren und sie noch unempfindlicher zu machen. Sie berichten im September im "Journal of Applied Physics", der Chiphersteller Intel hat das Projekt unterstützt.

"Bei Computern und Elektronik ist Leistung gleichbedeutend mit Wärme, also müssen wir Wege finden, mit der erzeugten Hitze in leistungsfähigeren Laptops und PDAs umzugehen", erklärt Timothy Fischer, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Purdue University. Sein Team, ergänzt durch einen Forschungsingenieur von Intel, konstruierte das Kühlexperiment über einem Computerchip-Dummy. Nah nebeneinander platzierte Elektroden geben Elektronen ab, die auf ihrem Weg von Kathode zu Anode mit Luftmolekülen kollidieren. Dabei entstehen Ionen, die sich mit ihrer positiven elektrischen Ladung in Richtung negativ geladene Elektrode auf den Weg machen und dabei auch andere Luftmoleküle in Bewegung versetzen: ein Ionenwind entsteht.

Dieser erhöht den Luftfluss über die Oberfläche des Chips. Infrarotbilder zeigen, dass eine Chip-Temperatur von rund 60 Grad Celsius auf rund 35 Grad Celsius heruntergeht. In Kombination mit einem herkömmlichen Lüfter erzielte die Methode Steigerungsraten von 250 Prozent. Andere Techniken, die zurzeit erprobt werden, erreichen nur rund 40 bis 50 Prozent Verbesserung, so die Forscher. Der Unterschied ist offenbar, dass der Ionenwind auch Luftmoleküle erfasst, die direkt an der Oberfläche des Chips sitzen. Diese bleiben üblicherweise an Ort und Stelle, wenn ein Luftzug sie überstreicht, so dass sie das mögliche Abkühlen behindern.

Als nächstes müssen die Komponenten nun von Millimetergröße auf Mikrometergröße verkleinert werden, um die Technik in echten Computern oder anderer Verbraucherelektronik einsetzen zu können, so die Forscher. Außerdem müsse sie stabil genug werden für den Einsatz im Alltag. Patente sind beantragt, die Forscher glauben, die Verbesserungen in rund einem Jahr schaffen zu können.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/news/2007/heisse-computerchips-mit-ionenwinden-dramatisch-herabkuehlen/