Il calore servirà per avere processori più efficienti

di Manolo De Agostini, 26 ottobre, 2011 10:18

Il calore prodotto dai piccoli processori (purtroppo non possiamo essere più precisi) potrebbe non essere più un problema ma, al contrario, potrebbe servire per alimentare i processori più facilmente o per archiviare i dati in modo più efficiente. 

A dichiararlo sono stati ricercatori del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), che hanno identificato in queste due possibili applicazioni i benefici della "tensione termoelettrica". Se controllato questo effetto potrebbe essere molto interessante, soprattutto per l'uso di nanogiunzioni - piccoli componenti basati su strutture a tunnel magnetici.

Oggi strutture di questo genere sono già usate in diverse aree, come per esempio le celle di archiviazione magnetica nei chip di memoria non volatile - le cosiddette MRAM, Magnetic Random Access Memories - o come sensori magnetici ad elevata sensibilità per leggere i dati archiviati negli hard disk. In futuro, grazie alla scoperta, potrebbe essere possibile monitorare e controllare le tensioni termoelettriche e le correnti nei circuiti elettronici altamente integrati.

Le strutture a tunnel magnetici consistono di due strati magnetici separati solo da un sottile strato isolante di circa un nanometro - la cosiddetta barriera tunnel. L'orientamento magnetico di due strati all'interno della struttura a tunnel ha una grande influenza sulle proprietà elettriche; se i momenti magnetici dei due strati sono paralleli l'uno con l'altro, la resistenza è bassa; se, al contrario, sono opposti l'uno con l'altro, la resistenza è alta.

Disegno schematico della struttura a tunnel magnetico con tensione termoelettrica

Il cambiamento nella resistenza può superare il 100 percento durante la commutazione della magnetizzazione. In questo modo è possibile controllare la corrente elettrica che scorre attraverso la struttura a tunnel in modo efficiente, semplicemente modificando la magnetizzazione.

Il lavoro svolto dai ricercatori fino a oggi dimostra che, oltre alla corrente elettrica, anche la corrente termica che scorre attraverso la struttura a tunnel può essere influenzata dallo switching della magnetizzazione. Nei loro esperimenti gli scienziati hanno generato una differenza di temperatura tra i due layer magnetici e hanno studiato la tensione elettrica (la cosiddetta tensione termoelettrica) generata in quel momento. È emerso che la tensione termoelettrica dipende dall'orientamento magnetico dei due strati quasi quanto la resistenza elettrica. Cambiando la magnetizzazione, è così possibile controllare la tensione termoelettrica e la corrente termica che scorre attraverso il campione.

In questo modo in futuro si potrebbe usare e convertire l'energia del calore residuo nei circuiti integrati in modo mirato, andando perciò rimuovere uno dei principali problemi che abbiamo a ogni livello nel settore dei chip, ovvero il raffreddamento dei processori integrati. Di certo le aziende che realizzano dissipatori non saranno molto d'accordo, ma speriamo vivamente un giorno di poter avere un computer totalmente passivo e potente, cosa che oggi non è nemmeno pensabile.

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