Nova tecnologia de gerenciamento térmico resfria placas inteiras de computador

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/06/2022

Demonstração da nova técnica para retirar o calor de placas de circuito impresso, em comparação com os tradicionais dissipadores (direita).
[Imagem: Tarek Gebrael et al. - 10.1038/s41928-022-00748-4]

Gerenciamento térmico

Pesquisadores desenvolveram um novo sistema de gerenciamento térmico que promete retirar o calor dos computadores com uma eficiência nunca vista.

Os mecanismos atuais de refrigeração dos componentes eletrônicos não são miniaturizáveis - pelo contrário, eles ficam cada vez maiores -, limitam a refrigeração a chips mais críticos, como o processador, e ainda exigem uma camada de pasta térmica, que acaba inserindo uma ineficiência no sistema.

Segundo Tarek Gebrael e seus colegas das universidades de Illinois e Berkeley, nos EUA, sua nova solução resolve todos estes problemas e ainda é mais barato.

Em vez de deixar o calor gerado pelos componentes individuais se acumular e depois ser dissipado em nível de chip, a ideia é capturar o calor diretamente nos transistores ou pequenos circuitos, o que torna a solução capaz de retirar o calor gerado por todos os componentes instalados nas placas de circuito impresso.

Embora cresça em área, o volume do dissipador de calor é dramaticamente menor do que os atuais, que são volumosos. Com a nova técnica, tudo se reduz a uma fina camada de cobre que se estende sobre a placa de circuito impresso.

"E isso se traduz em uma potência muito maior por unidade de volume. Conseguimos demonstrar um aumento de 740% na potência por unidade de volume," disse Gebrael.

Esquema de funcionamento da nova técnica de gerenciamento térmico.
[Imagem: Tarek Gebrael et al. - 10.1038/s41928-022-00748-4]

Abraço para retirar o calor

O dispositivo, feito de cobre, fundamentalmente "abraça" o componente eletrônico, capturando o calor não apenas da sua parte superior, mas também das laterais e mesmo do lado inferior, tudo sem a necessidade de um material de interface térmica. E não é mais necessário juntar um dissipador e um exaustor, já que o dispositivo faz todo o trabalho.

"A abordagem primeiro reveste os dispositivos com uma camada isolante elétrica de poli(2-cloro-p-xilileno) (parileno C) e depois um revestimento isolante de cobre. Isso permite que o cobre fique próximo aos elementos geradores de calor, eliminando a necessidade de materiais de interface térmica e proporcionando melhor desempenho de resfriamento em comparação com as tecnologias existentes," explicou a equipe.

Os testes mostraram que o revestimento duplo pode ser usado tanto no ar quanto na água, sendo esta última necessária para aplicações de "resfriamento por imersão". A equipe agora está analisando a confiabilidade em água fervente, fluidos dielétricos ferventes e ambientes de alta tensão.

Ainda não está claro se a tecnologia poderá ser usada em processadores ou em nível de chip, mas a equipe por enquanto está mais preocupada em trabalhar para garantir a confiabilidade e a durabilidade do seu sistema, o que é crítico para uma aceitação pela indústria.

Para isso, eles planejam sair das placas de teste simples que usaram até agora e implementar a solução em módulos de energia em escala real e em placas gráficas (GPUs).

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