Ученые Университета Пердью продемонстрировали механизм, генерирующий ионный ветер, который позволяет отводить тепло, выделяемое полупроводниковыми устройствами, значительно быстрее, чем традиционные технологии охлаждения.

Инженеры-механики Университета им. Дж. Пэрдью Тимоти Фишер (справа) и Суреш Гаримелла демонстрируют кремниевую основу с выполненными на ней экспериментальными генераторами «ионного ветра», который будет охлаждать кристаллы микросхем. Показанное на фото оборудование плазмохимического осаждения из газовой фазы позволяет изготавливать ионные генераторы, достаточно надежные для широкого применения в коммерческих продуктахЭкспериментальное устройство охлаждения состоит из анода (проводника с положительным зарядом) и расположенного в 10 мм под ним массива отрицательно заряженных катодов. При прохождении тока через устройство катоды испускают электроны в направлении анода. Когда электроны сталкиваются с молекулами воздуха, они порождают ионы с положительным зарядом, которые возвращаются обратно на катоды, образуя ионный ветер, увеличивающий поток воздуха на поверхности микросхемы.

Возможность увеличить поток воздуха на микросхеме позволяет быстрее ее остужать. Эффективность традиционных устройств охлаждения ограничена тем, что молекулы воздуха, расположенные ближе всего к поверхности, не движутся. Движение молекул становится тем интенсивнее, чем дальше они находятся от поверхности.

Это явление затрудняет охлаждение в компьютерах, поскольку ограничивает поток воздуха там, где он всего нужнее, то есть непосредственно на поверхности горячей микросхемы, подчеркивают ученые.

По словам сотрудников университета Пердью, механизм генерации ионного ветра может увеличить скорость охлаждения микросхем, то есть так называемый коэффициент теплопередачи, на 250%. Подробности исследования будут опубликованы в сентябрьском выпуске журнала Journal of Applied Physics.

Участие в этом исследовании принимали Дэвид Го, Суреш Гаримелла, Тимоти Фишер и Рауль Матурана из Университета Пердью, а также научный сотрудник корпорации Intel Раджив Монджиа.

На следующем этапе исследований применения ионного ветра сотрудники Университета Пердью планируют уменьшить размер своего «ионного вентилятора» с нескольких миллиметров до микрон, чтобы его можно было использовать в микросхемах, выпускаемых серийно. 

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями