Mikrokühlung für Computer-Chips

Wissenschaftler entwickeln integrierbare Mini-Pumpen

Forscher der Purdue Universität haben eine Mikrokühllösung entwickelt, die Computer-Chips auf innovative Weise vor dem Überhitzen schützen könnte. Anders als herkömmliche Lösungen, die auf externe Lüfter oder wärmeableitende Materialen bauen, setzt die entwickelte Methode auf die Integration eines Mini-Pump-Systems in den entsprechenden Chips selbst. Durch winzige Mikrokanäle im Durchmesser eines menschlichen Haars werden die Chips mit Kühlflüssigkeit versorgt. Angetrieben wird der Flüssigkeitskreislauf durch mikroelektromechanische Vorgänge sowie einen piezoelektrischen Impuls.

„Bereits in zehn Jahren werden die pro Computer-Chip eingesetzten Transistoren und Zusatzbestandteile sich verhundertfachen und somit weitaus mehr Wärme produzieren als es bei den derzeit in Verwendung befindlichen Chips der Fall ist“, prophezeit Projektentwickler Suresh Garimella. Unser Ziel ist es deshalb, ein Kühlsystem der Zukunft zu entwickeln, das direkt in die Chips integriert werden kann und somit in der Lage ist, die zu erwartenden Hitzeentwicklungen in den Griff zu bekommen“, so Garimella. Möglich wird dies durch den Einsatz von mikroelektromechanischen Technologien, welche die Grundlage für das Mini-Pumpen-System bilden.

Bisher waren die Forscher davon ausgegangen, dass elektrohydrodynamische Vorgänge, die in der vorliegenden Kühllösung die Pumpfunktion in Gang halten, zu Energie-raubend operieren. „Unsere Tests haben allerdings gezeigt, dass die Methode für Mikro-Kühlanwendungen ausgesprochen effizient ist“, erklärt Garimella. So konnten die Wissenschaftler beweisen, dass mit einem Energie-Input im Mikrowatt-Bereich tausendfach höhere Kühleffekte im Milliwatt-Bereich erzielt werden können. Als größte Herausforderung, um die Lösung serienreif in Computerchips integrieren zu können, gilt derzeit noch der lückenlose Verschluss der winzigen Flüssigkeitskanäle. Neben der Gefahr von gefährlichen Flüssigkeitlecks, die den Chip beschädigen können, muss außerdem noch ein System entwickelt werden, das die Massenproduktion ermöglicht.