Wasserkanäle gegen die Hitze
Artikel erschienen in Swiss IT Magazine 2006/20
Computerprozessoren produzieren derart viel Wärme, dass sie ohne ausreichende Kühlung nach wenigen Sekunden schmelzen würden. Auf der Fläche in der Grösse eines Daumennagels müssen 100 und mehr Watt an die Kühlkörper und schlussendlich die Umgebungsluft abgeführt werden. Für eine optimale Wärmeabfuhr sind nicht nur Kühlkörper aus besonders gut leitenden Materialien wie Kupfer erforderlich, sondern auch eine möglichst grosse Kontaktfläche zwischen Prozessor und Kühlkörper. Um dies zu erreichen, werden in der Regel spezielle Pads oder Pasten zwischen Prozessor und Kühlkörper angebracht, um eventuelle Unebenheiten auszugleichen. Werden sie aber zu dünn oder mit zu viel Druck aufgetragen, können die Prozessoren Schaden nehmen. Diesem Problem haben sich die Forscher aus dem IBM-Forschungszentrum im zürcherischen Rüschlikon angenommen und eine Art von Mütze entwickelt. Sie soll die Prozessoren nicht nur vor Beschädigung durch übermässigen Druck schützen, sondern auch noch die Wärme besser abtransportieren.
Die Mütze verfügt an der Oberfläche über eine Reihe von hierarchisch angeordneten Kanälen, die aus vielen organischen Systemen wie Bäumen bekannt und äusserst effizient sind. Sie sollen dafür sorgen, dass sich aufgetragene Wärmeleitpaste mit nur halb soviel Druck in die optimale Position bringen lässt. Zudem soll sie für eine zehnmal bessere Wärmeableitung sorgen.
Auch wenn dies bereits ein Schritt vorwärts ist, reicht dies noch nicht für künftige Prozessor-Generationen aus, deren Oberfläche so heiss wie diejenige der Sonne werden kann, denn die Grenzen der Luftkühlung sind bei 75 Watt pro Quadratzentimeter fast erreicht. Die IBM-Forscher tüfteln deshalb bereits an einer Wasserkühlung, die ebenfalls auf hierarchisch angeordneten Kanälen basiert, aber komplett in sich abgeschlossen ist und an der Rückseite der Silizium-Chips angebracht werden kann.