Dissipadores com diamante reacendem guerra do clock dos processadores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/04/2009

Microfotografia do material híbrido cobre-diamante-cromo.
[Imagem: Fraunhofer IFAM]

Cientistas alemães desenvolveram um novo material capaz de retirar o calor dos processadores de computador muito mais rapidamente do que os dissipadores de cobre e alumínio hoje utilizados.

O desempenho do novo material é tão superior aos atuais que sua utilização permitirá que a indústria miniaturize ainda mais os componentes, produzindo chips, principalmente para computadores portáteis, que rodem a velocidades maiores do que as atuais.

Além de permitir a fabricação de processadores com frequências de operação (clock) mais elevadas, os dissipadores de alta eficiência aumentarão a vida útil dos chips.

Calor radiante

Os netbooks - computadores portáteis do tamanho de um livro - não surgiram recentemente por acaso. Sua fabricação está sendo possível porque os componentes eletrônicos estão encolhendo a cada dia, assim como novas técnicas de fabricação estão permitindo que esses componentes sejam construídos cada vez mais próximos uns dos outros.

O grande problema é que um maior número de componentes empacotados em um espaço menor significa que a geração de calor radiante por unidade de área também está subindo. Os materiais atuais conseguem suportar temperaturas operacionais entre 90 e 130º C.

Dissipadores metálicos

Para retirar esse calor do chip é utilizado uma pequena placa de alumínio ou cobre, chamada dissipador. Sistemas de ventoinhas ou de radiadores são então utilizados para retirar o calor do dissipador e dispersá-lo no ambiente.

O material com que é feito esse dissipador deve ser cuidadosamente escolhido porque ele fica grudado diretamente no silício do chip ou em uma pastilha externa de cerâmica. O calor faz com que a placa metálica expanda de 3 a 4 vezes mais do que o silício ou a cerâmica. Isso causa fortes tensões que podem levar a quebras nas soldas e até mesmo no próprio corpo do processador.

Este é o grande limitador atual da miniaturização e do aumento da frequência de operação dos processadores.

Material precioso

Agora os cientistas do Instituto Fraunhofer descobriram um material que conduz o calor melhor do que o alumínio e o cobre, mas que não se expande muito mais do que a cerâmica ou o silício.

"Nós fizemos isso adicionando pó de diamante ao cobre. O diamante conduz calor cerca de 5 vezes melhor do que o cobre," explica o coordenador da pesquisa, Dr. Thomas Schubert.

"O material resultante não se expande mais do que a cerâmica quando aquecido, mas tem uma condutibilidade uma vez e meia superior ao cobre. Esta é uma combinação única de propriedades," diz o engenheiro.

Unindo cobre e diamante

Contudo, não é fácil unir cobre e diamante. Os pesquisadores tiveram que encontrar um terceiro ingrediente para ligar quimicamente os átomos dos dois materiais.

"Um ingrediente que nós podemos usar para fazer isto é o cromo. Mesmo pequenas quantidades formam um filme de carbeto sobre a superfície do diamante, e esse filme liga-se facilmente ao cobre," explica Schubert.

Os pesquisadores já produziram as primeiras amostras do novo material, que agora está sendo testado em escala de laboratório para se avaliar a sua durabilidade. O pó de diamante é fabricado a partir de diamantes industriais, o que significa que o custo do novo dissipador não deverá ser um empecilho à sua utilização.

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