min

Tags in dit artikel

, ,

Processors en andere chips worden kleiner en kleiner, maar het negatieve neveneffect hiervan is dat de apparaatjes ook stukken meer warmte genereren. Experts, overclockers en andere enthousiastelingen hebben zo hun manieren om dit tegen te gaan, maar onderzoekers van de Purdue University, denken dat de huidige technieken niet goed genoeg zijn om de chips van de toekomst te koelen. Zij hebben daarom een techniek ontwikkeld die volgens hen de koeling van de toekomst biedt.

Het basisidee van de onderzoekers is niet nieuw, want het idee van een pomp die water rondpompt voor koeling is al redelijke ingeburgerd, maar de onderzoekers hebben het systeem zo klein kunnen maken dat deze geintegreerd kan worden op de chip.
De onderzoekers hebben het pompje zo klein kunnen maken dankzij het zogenaamde microelectromechanical system (MEMS). Dat houdt simpelweg in dat er met deze techniek op zeer kleine schaal een mechanisch systeem gefabriceerd kan worden. De methodes die hiervoor gebruikt worden, worden meestal toegepast voor het fabriceren van elektronische componenten zoals computerchips

Met alleen een micropompje kom je echter niet ver, want het water dat het pompje moet rondpompen moet ook nog ergens doorheenlopen. De onderzoekers hebben er daarom voor gekozen om miniscule kanaaltjes in de chip te etsen. Deze groeven zijn ongeveer 100 micron breed, oftewel de breedte van een mensenhaar.
Alle kanaaltjes zijn bedekt met honderden electroden, die telkens onder verschillende voltages worden gezet, zodat er een bewegend elektrisch veld wordt gecreëerd. Het veld creëert op zijn beurt weer ionen die via het veld worden getransporteerd.

Middels dit verschijnsel, genaamd electrohydronamica, wordt het water in de groeven dus voortgestuwd. Deze techniek wordt al veel langer gebruikt, maar volgens de onderzoekers nog niet op deze kleine schaal.
Om de vloeistof nog sneller te laten stromen hebben de onderzoekers een extraatje toegevoegd in de vorm van een dun velletje piëzo-elektrisch materiaal dat op de kanaaltjes is geplakt. Als er een voltage op dit velletje wordt gezet vervormt het, waardoor het water in de kanaaltjes een extra duwtje krijgt.

Momenteel zijn de onderzoekers druk bezig met het optimaliseren van de twee technieken. Momenteel zorgt het velletje piëzo-elektrisch materiaal voor een verbetering van 13 procent, maar de onderzoekers denken dat naar 100 procent te kunnen brengen.

Uitdagingen
Toch liggen er nog behoorlijk wat uitdagingen voor de onderzoekers van de universiteit. Zo moet het wiskundige model dat de optimalisatie regelt tussen het systeem en het piëzo-elektrisch materiaal nog uitgewerkt worden en dat is lastig, omdat het een gecompliceerd en dynamisch systeem is.

Een andere uitdaging is het afsluiten van de kleine kanaaltjes zodat er geen lekkage optreedt. Verder moet het systeem zo gemaakt worden dat het onder dezelfde omstandigheden als een normale chip geproduceerd kan worden.

De onderzoekers hebben met dit succes echter voldoende vertrouwen in de afloop en zien in de techniek een goede oplossing voor de alsmaar heter wordende chips in computers en andere apparaten.