CPU-Kühlung: IBM verbessert Effizienz um Faktor drei

Rillenstruktur am Mikrochip verbessert Leitfähigkeit der Wärmepaste

IBM-Forscher am Research Laboratory in Zürich haben eine neuartige Methode entwickelt, um Mikroprozessoren effizienter zu kühlen. Dazu wird die Oberfläche des Chips mit kleinen Rillen und Vertiefungen im Mikrometer-Bereich versehen. Die Wärmeleitpaste kann sich somit gleichmäßiger auf dem Mikroprozessor verteilen.

Während die benötigte Dicke der Paste um ein Drittel reduziert werde, erhöhe sich die thermische Wirksamkeit um den Faktor drei, heißt es. Wärmeleitpaste ist unerlässlich für die Prozessorkühlung. Sie überbrückt den Abstand zwischen CPU und dem Kühlkörper. Die Paste enthält metallische beziehungsweise keramische Partikel, die für eine verbesserte Leitfähigkeit sorgen sollen. Allerdings ist die Paste allein nicht effizient genug, da sie oft eine unterschiedliche Stärke aufweist oder die Anzahl der enthaltenen Partikel unterschiedlich ist.

Dadurch gingen rund 40 Prozent der möglichen Kühlleistung verloren, rechneten die IBM-Forscher vor. Um das Hitzeproblem zu lösen, untersuchten die Wissenschaftler zuerst die Verteilung der Paste. Sie entdeckten, dass sich der Kühlerkleber entlang der Diagonalen ansammelte, während an anderen Stellen deutlich weniger Material vorzufinden war. Dieses Phänomen nennen die Forscher das „magische Kreuz“.

Durch die nun vorgestellte Technik werden die Partikel nach dem Anbringen des Kühlkörpers besser verteilt. Mithilfe der feinen, baumartigen Rillenstruktur, die von der Wärmeleitpaste ausgefüllt wird, kann der Kleber nun an jenen unterversorgten Stellen gehalten werden.

IBM will nun gemeinsam mit Chipherstellern nach Möglichkeiten suchen, die Anbringung der Mikrostrukturen in den Chip-Fertigungsprozess zu integrieren. Aufwändige Kühllösungen seien damit nicht mehr notwendig. Durch die Entwicklung kann die konventionelle Luftkühlung mehr Wärme ableiten. Alternative und zumeist auch kostenintensivere Kühltechniken seien daher künftig weniger gefragt, so IBM.

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