Uhlíkové chlazení: Vrstva grafenu v čipu omezuje lokální přehřívání o 25 %

0

Grafen, materiál budoucnosti. Z této formy uhlíku (tvořené jeden atom silnými „plátky“) se možná jednou budou skládat čipy post-křemíkové éry. To ale asi nebude jediný způsob, kterým by se grafen v elektronice mohl uplatnit. Vědci ověřili, že jej lze v čipech použít i k odvodu odpadního tepla.

Konkrétně by se grafen dal použít přímo uvnitř čipu, a to k chlazení míst, která mají největší výdej energie a tedy generují nejvíce tepla. Jelikož tepelná vodivost čipů není neomezená, vznikají tak zóny s vyšší (často značně vyšší) teplotou. Toto lokální přehřívání je jevem, o kterém se mluví například i v souvislosti s přetaktováním, neboť může znemožnit stabilní chod čipu i za podmínek, kdy je procesor celkově chlazen na dostatečně nízkou teplotu. Nejvytíženější místa totiž stále mohou být zahřívána na mnohem více stupňů. Obecně vzato pak má takové lokální přehřívání pochopitelně neblahé dopady na spolehlivost a životnost postižené elektroniky.

Grafen

Tým výzkumníků (vedla jej švédská Technická univerzita Chalmers, ale spolupracovalo se ještě s čínskými univerzitami a jednou švédskou firmou) vytvořil na testovacích čipech čipu vrstvičku grafenu, která pak fungovala jako určitá forma integrovaného rozvaděče tepla. Tímto mikrorozvaděčem se skutečně podařilo lokální přehřívání částečně zkrotit, a to údajně až o 25 %. Dle abstraktu studie je chlazení nejúčinnější, jedná-li se o jediný „list“ grafenu, tedy vrstvičku o tloušťce jednoho atomu uhlíku. Místo s tepelným tokem 430 W/cm², které se přehřívalo na 121 °C, dokázala „zchladit“ na 108 °C, zatímco vícevrstvý film o tloušťce 6–8 atomů teploty omezoval je o osm stupňů.

Pokusný čip s grafenovým rozvaděčem tepla

Vrstva grafenu tedy pomáhá zrychlovat odvod tepla do celého čipu, čímž se otupí špičky na nejvíce zatížených místech. Vedle klasických procesorů pro PC, telefony či sektor embedded by potenciál této technologie mohl ležet zejména v oblasti čipů, které pracují s vysokým množstvím elektřiny – například v automobilech, ale vzpomeňte si třeba i na napájecí kaskády základních desek. Grafenem by se snad dalo omezovat i zahřívání LED ve svítidlech.

Studie bohužel neuvádí žádné údaje (ani odhady) co se týče toho, zda by podobný účel nesplnila i kovová vrstva. V současné technologii, která kovové vrstvy používá, by se dala přidat relativně snadno a asi již i tuto úlohu také plní. Pokud by ale byla celá výrobní technologie již postavená na grafenu, vytvoření vrstvy navíc kvůli chlazení by mělo být relativně ekonomické, takže je dobré vědět, že tato možnost existuje a dobře funguje. Fakt, že nejúčinnější bylo použití jediné vrstvy atomů, nicméně možná naznačuje, že ve hře jsou zde specifické vlastnosti grafenu. Možná, že chladící výkon je tedy podstatně větší než u kovu.

 

Zdroj: SciTech Daily, Carbon

Uhlíkové chlazení: Vrstva grafenu v čipu omezuje lokální přehřívání o 25 %

Ohodnoťte tento článek!

1 komentář

  1. Za 1 800,- pětistovku beru. Oproti stejnému Momentus o pětikilo dražší. Ale zase ještě vyčkám na srovnávací test výkonu.

    Ještě mi však hryže za krkem, že dejme tomu prodřu buňky v tak malém SSD. Pojede disk dál aspoň jako HDD nebo bude na vyhození? To spíš, prodávat se musí.