Processadores poderão chegar aos 200 watts com refrigeração integrada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/05/2010

Uma base de silício, contendo microcanais fluídicos, garante a retirada do calor dissipado pelo processador, que é construído logo acima.
[Imagem: Navas Khan]

Limite dos 100 watts

O esforço dos engenheiros na criação de novas formas de refrigeração dos processadores não conseguiu impedir que a indústria encontrasse uma barreira à aceleração dos seus chips por volta dos 100 watts.

Mais calor do que isso causa "ruídos" demais nos componentes eletrônicos, impedindo seu funcionamento estável, quando não os fazem literalmente se fundir.

De nanorrelâmpagos a coolers movidos a pistão, já se tentou de quase tudo, mas o calor continua sendo um fator limitante inclusive para o advento dos processadores 3-D.

Processadores de 200 watts

Agora, um grupo de pesquisadores da Universidade Nanyang, em Cingapura, achou uma solução que permite o funcionamento de um processador que dissipe até 200 watts, o dobro desse limite atual.

Se a indústria puder dissipar tanta energia em um único chip, os processadores poderão operar vários gigahertz mais rapidamente do que os atuais.

A equipe do Dr. Navas Khan desenvolveu uma tecnologia que permite que água que refrigera o chip circule não ao seu redor, como nos sistemas de refrigeração a água atuais, mas por dentro do chip, circulando rente aos transistores, resistores e outros componentes eletrônicos, que hoje medem poucos nanômetros cada um.

Refrigeração integrada

Nessa nova abordagem, que entra na fase de fabricação do chip, cada processador ganha uma primeira camada base de silício, na qual são feitos os microcanais por onde vai circular a água.

Para que a fiação do processador passe através dessa camada de refrigeração e chegue até a placa de circuito impresso, os pesquisadores utilizaram um sistema de conexão conhecido como "via através do silício," já dominada pela indústria.

Os pesquisadores aplicaram o mesmo conceito para fazer com que a água chegue até o processador propriamente dito e retire seu calor, o que foi feito por meio de quatro buracos com 500 micrômetros de diâmetro cada um.

Uma solda de estanho e ouro sela hermeticamente a estrutura, mantendo-a a uma pressão alta o suficiente para garantir que a água não escape e cause curtos-circuitos na parte eletrônica.

Trocador de calor

O projeto inclui duas portas de entrada e duas portas de saída para a água, minimizando as diferenças de pressão ao longo do chip.

Os pesquisadores descobriram que fazer as portas de entrada menores do que as portas de saída, garantindo o fluxo por meio de uma minibomba, garante um fluxo da água mais uniforme e leva a uma extração de calor mais eficiente.

O módulo de refrigeração inteiro, incluindo a bomba e o trocador de calor, responsável por passar o calor da água para o ambiente, mede 5 x 5 centímetros quadrados e é capaz de extrair até 200 watts de calor.

Os pesquisadores afirmaram ainda que pretendem fazer uma nova versão, usando um resfriamento em duas fases, que deverá ser capaz de retirar ainda mais calor.

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