Ionenbewegung soll Chips kühlen

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Ionische Winde entstehen beim Polwechsel oder Ladungsänderungen und sollen jetzt, so klein sie auch sein mögen, ausgenutzt werden.

Forscher an der Purdue University im US-Bundesstaat Indiana haben, einem Bericht zufolge, einen Weg gefunden, eine ‘ionische Windmaschine’ zu bauen. Diese soll die Aufgabe erfüllen, Chips zu kühlen.

In einem Experiment konnte gezeigt werden, dass die Kühlung auf diese Art schneller und effektiver sein kann, als traditionelle Methoden der Chipkühlung. Die Vorrichtung bestand demnach aus einer positiv geladenen Anode und einem Draht mit positiver Ladung, der 10 Millimeter über einer Reihe von negativ geladenen Kathoden, die direkt auf der Chipoberfläche sitzen, angeordnet war. Fließt Strom, so setzen sich Elektronen von der Kathode zur Anode in Bewegung. Bei Kollision mit den Molekülen in der Luft entstehen positiv geladene Ionen, die wieder von der Kathode angesaugt werden. So erzeugten sie in dem Versuch etwas, was die Physik als ionischen Wind kennt. 

Die Luftzirkulation direkt an der Oberfläche eines Chips werde somit bewegt. Das Problem bei Computerkühlungen sei schließlich, dass die Luftzirkulation direkt an der Oberfläche von Prozessoren gleich Null sei und sich progressiv erhöhe je weiter sie von einer Chipoberfläche weg ist. Dort, wo sie zur Kühlung gebraucht wird, steht die Luft also weitestgehend, teilte die Universität mit. Dieses Problem soll die ionische Windmaschine lösen. Der Hitzetransfer-Koeffizient lasse sich damit um 250 Prozent erhöhen.

Die erreichte Kühlrate beruht unter anderem darauf, dass die ionischen Luftzirkulationen auch diese besonders heiße Schicht von Luftmolekülen austauschen, die direkt auf der Chipoberfläche haftet. Luftströme aus Ventilatoren wehen über diese einfach hinweg. Doch obwohl der Gedanke verführerisch ist, dass die Rechenoperationen selbst zur Kühlung der Chips genutzt werden können, gibt es doch noch einige Hürden. Als nächstes wollen die Forschergruppen an der Größe der Vorrichtung basteln. Im amerikanischen ‘Journal of Applied Physics’, Ausgabe vom 1. September, werden die ersten Ergebnisse des Versuchs genauer beschrieben, hieß es.