IBM kühlt mit Baumstrukturen und Wasser

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IBM-Forscher haben für Halbleiter eine Kühlkappe entwickelt, die in feinen Kanälen eine Flüssigkeit zirkulieren lässt.

Über dieses Ader-System wird die im Halbleiter freiwerdende Hitze abtransportiert. IBM Forscher aus den Züricher Forschungslaboren haben nun die ‘High Thermal Conductivity Interface Technology’ vorgestellt.

In herkömmlichen Technologien, werden so genannte Heat Sinks über eine viskoseartige Paste mit anderen Kühlelementen verbunden. Somit können sich die Materialien gemäß der Wärmeentwicklung ausdehnen oder zusammenziehen.

Diese Paste muss möglichst dünn auf den Prozessor aufgetragen werden, um so eine optimale Wärmeabfuhr zu erreichen. Fehlt die Paste jedoch auf dem Chip kann die Oberfläche zerstört werden. Nun haben die IBM-Forcher in diesen Heat Sinks eine baumähnliche Kanalstruktur geätzt. Dadurch wird bei Druckentwicklung die Paste gleichmäßiger auf dem Chip verteilt. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials werde laut IBM so verzehnfacht.

Dabei habe sich IBM von so genannten hierarchischen Kanälen, wie sie auch in der Natur in Bäumen oder Pflanzen vorkommen, inspirieren lassen. Daneben experimentiert das Unternehmen mit der Injektion von Wasser in diese Kanäle. ‘Direct Jet Impingement’ nennt sich das Verfahren.

Durch die kapillaren Kräfte, die in den Kanälen entstehen, würde die Flüssigkeit schnell wieder aufgesogen. Das System ist geschlossen, weshalb auch kein Wasser in den Server dringen könne, verspricht IBM.

Mit ersten Prototypen konnten die IBM-Forscher 370 Watt Wärmeleistung pro Quadratzentimeter ableiten. Mit konventionellen Methoden seien lediglich 75 Watt möglich. Mit immer kleineren und leistungsfähigen Prozessoren werden die Halbleiter auch immer heißer. “Kühlung ist eine ganzheitliche Herausforderung”, kommentierte deshalb auch Bruno Michel, Manager bei der Advanced Thermal Packaging Research Group bei IBM. Wann diese Technologie für den kommerziellen Einsatz fertig sein wird, teilte der Hersteller nicht mit.