Pesquisadores demonstram chip com cooler de água interno

Pesquisadores suíços demonstraram nesta semana uma tecnologia que pode mudar o mundo da computação: um chip com cooler de água interno. A invenção promete diminuir as limitações de processadores causadas por aquecimento e o uso de energia e água em sistemas de refrigeração de data centers.

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Diferentemente dos coolers atuais, que são limitados a transferir o calor dos processadores para a água, a nova invenção pretende passar o líquido pelos chips, aproximando seus canais internos das partes mais quentes do dispositivo.

Outras demonstrações de coolers internos usualmente envolvem um sistema onde um aparelho com canais de água é fundido com um chip. O problema com esse tipo de implementação é que a energia utilizada para bombear a água pelo chip acaba utilizando a mesma quantidade de energia de coolers externos. Com a nova tecnologia, o funcionamento do sistema depende da conversão de energia do próprio chip, que se torna mais potente graças à refrigeração.

Para converter essa energia, os pesquisadores utilizaram Nitreto de Gálio (GaN) para a construção do circuito e pequenos tubos de silicone contra essa superfície, servindo como canais para a transmissão de água. A estruturação desse sistema, no entanto, é mais complexa do que essa simples descrição: pequenas fendas são feitas na extensão de GaN e na parte de baixo do silicone. Depois de unidos, um processo de aquecimento é utilizado para abrir a passagem dos tubos e o restante das fendas são cobertas com cobre, que auxiliam a condução de calor na água. Por baixo dessas conexões, são instalados abastecedores e saídas, de forma alternada. A água entra por esses abastecedores, esfria o sistema de forma eficiente e sai por um tubo vizinho.

Em sua maior eficiência testada, o sistema conseguiu lidar com fluxos de calor de 1,700 watts por cm², limitando a temperatura do chip a 60°C.

Problemas

Apesar de promissor, o cooler ainda precisa ser melhor desenvolvido antes de ser utilizado em maior escala. Um dos motivos, é que aparelhagem utilizada pelos pesquisadores para demonstrar a invenção foi extremamente simples e conveniente aos pontos fortes do sistema. A tecnologia ainda precisa ser testada em processadores mais complexos.

Além disso, o refrigerador também precisa passar por testes de estabilidade e durabilidade, confirmar que seu uso não traz defeitos estruturais aos aparelhos e verificar possíveis problemas nas interações entre água quente, cobre, silicone e GaN.

Superadas essas dúvidas, o sistema pode trazer um grande benefício para data centers e para o meio-ambiente. Segundo estimativa dos pesquisadores, 30% da energia utilizada por esses locais é gasta em refrigeração e 100 bilhões de litros de água são utilizados anualmente.