COMUNICATO STAMPA
Oggi, alla IEEE Semi-Therm conference, i ricercatori IBM hanno svelato i particolari relativi a una nuova tecnica per aumentare in modo significativo la capacità di raffreddare i chip dei computer.
La tecnica, sviluppata da un team di esperti presso l’IBM Zurich Research Laboratory in collaborazione con Momentive Performance Materials, precedentemente GE Advanced Materials, supera una barriera nel raffreddamento dei chip migliorando l’applicazione del “collante” che lega i chip al loro sistema di raffreddamento. La nuova tecnologia potrebbe consentire ai chip dei computer più veloci un raffreddamento più efficace.
I chip degli attuali computer, man mano che i circuiti sui chip diventano sempre più piccoli, emanano più calore rispetto a prima. Per eliminare il calore dal chip, al microprocessore viene collegato un sistema di raffreddamento con un adesivo o un collante speciali. Questo collante è necessario per legare insieme i due sistemi creando una vera e propria barriera nel trasporto del calore.
Per migliorare le proprietà di conduzione del calore del collante, quest’ultimo viene arricchito con particelle di dimensioni micrometriche di metallo o ceramica. Queste particelle formano cluster e creano “ponti per l’evacuazione del calore” dal chip al refrigeratore per rimediare all’isolamento termico del collante. Anche i collanti con un’elevata quantità di particelle si rivelano tuttavia inefficienti in quanto consumano fino al 40 per cento del budget totale di calore, ossia della capacità complessiva di dispersione termica.
I ricercatori IBM hanno scoperto la ragione di tale inefficienza e hanno presentato una nuova tecnica per risolvere questo problema. Osservando il modo in cui il collante si propaga quando lega un chip al suo elemento di raffreddamento, gli esperti hanno notato che nella colla si formava una croce nel quale si ammassava un elevato numero di particelle che inibiva la capacità di ridurre lo spessore del collante. Gli esperti sono riusciti a trovare la causa nel comportamento del flusso della colla che segue semplicemente il percorso della minima resistenza. Lungo le diagonali, le particelle vengono attratte da direzioni opposte con il risultato che non si spostano e si accumulano mentre il processo di compressione continua formando la “croce magica”.
Per risolvere questo problema, il team ha ideato uno speciale layout di canali di dimensioni micrometriche, o trincee, in una struttura ad albero, comprendente canali di dimensioni più grandi e più piccole che funzionano come un sistema di drenaggio per la colla proprio nei punti in cui le particelle tenderebbero ad accumularsi. Questo consente alle particelle di diffondersi in modo più omogeneo e quindi ridurre lo spessore dell’interstizio della colla che ne deriva.
Sono stati ottenuti risultati sorprendenti. Lo spessore della colla può essere ridotto di tre volte e la pressione necessaria per comprimere la pasta allo spessore desiderato può essere ridotta di un fattore analogo. Queste pressioni di assemblaggio più basse, garantiscono che i delicati componenti e le interconnessioni sotto il chip non vengano danneggiati mentre questo viene assemblato. I canali consentono alle colle con un fattore di riempimento elevato e una conduttività termica più elevata di inserirsi negli interstizi più sottili, riducendo in questo modo la resistenza termica dell’interfaccia del collante di più di un terzo. La nuova tecnologia consente ai sistemi di raffreddamento ad aria di rimuovere una maggiore quantità di calore e di riuscire a migliorare l’efficienza complessiva dell’energia dei computer.
Per ottimizzare ulteriormente la tecnologia nei veri sistemi di raffreddamento e dimostrarne la fattibilità, il team di IBM ha collaborato con il produttore di colle Momentive Performance Materials, Wilton, CT, U.S.A.
Insieme ad altri fornitori leader di settore, sono stati sviluppati tool per definire i canali di superficie attraverso lo stesso processo di stampaggio del rame utilizzato per la fabbricazione di elevate quantità di cappucci per chip. Questo definirà una supply chain completa di parti a basso costo in modo tale da inserire rapidamente la nuova tecnica nei prodotti.
Il lavoro sarà pubblicato sul documento“Hierarchical Nested Surface Channels for Reduced Particle Stacking and Low-Resistance Thermal Interfaces” di R. J. Linderman, T. Brunschwiler, U. Kloter, H. Toy, B. Michel, Proc. 23rd IEEE SEMI-THERM Symp., 2007
