I ricercatori Intel, quelli dell'RTI International della North Carolina e dell'Università dell'Arizona, hanno mostrato che è possibile realizzare un "microraffreddamento" in grado di raffreddare i punti caldi dei chip, risparmiando energia, spazio e dissipando il calore in modo migliore dall'intero sistema. I ricercatori hanno anche dimostrato, per la prima volta, che è possibile integrare materiale termoelettrico all'interno del package di un chip, rendendo la tecnologia più funzionale di quanto non lo fosse prima. I dettagli sulla ricerca sono stati pubblicati su Nature Nanotechnology.
La tecnologia di base applicata per il raffreddamento del chip, un dissipatore termoelettrico, non è una novità, perché già nel 2001 il team della RTI International aveva mostrato che un materiale chiamato "nanostructured thin-film superlattice" aveva proprietà termiche superiori rispetto agli altri materiali termoelettrici sottili. Il superlattice conduce correttamente l'elettricità ma impedisce la propagazione del calore.
"Per inserire il microraffreddamento nel package del chip, gli ingegneri hanno integrato un dissipatore in quadrato di rame. Solitamente questo pezzo di rame è a stretto contatto con il chip, ma i ricercatori hanno inserito il raffreddamento da 0,4 millimetri quadrati tra il chip e il rame. Quando il microraffreddamento è stato attivato, ha raffreddato una regione determinata del chip fino a circa 15 gradi centigradi".
Il risultato è importante perché, generalmente, per ogni cinque gradi d'incremento della temperatura, c'è un marcato calo della stabilità e della prestazione dei chip. Nella dimostrazione, i ricercatori hanno usato solo un'unità di microraffreddamento, ma si aspettano di usarne tre o quattro per chip per coprire le aree più calde.
Le prestazioni del microraffreddamento non sono state nemmeno vicine al massimo teorico, ma i ricercatori stanno lavorando per risolvere i punti in sospeso, come ad esempio la riduzione della resistenza tra i contatti termici, che potrebbe impattare sull'efficienza del raffreddamento.
"L'idea che all'interno del processore ci sia un'ineguale distribuzione della temperature e che raffreddando alcune aree si possa fare un miglior lavoro e risparmiare energia, non è nuova, ma non era mai stata dimostrata finora", ha dichiarato Ali Shakouri, professore dell'Università della California, aggiungendo che il problema dei punti caldi sarà peggiore con l'aumentare dei core all'interno di un processore.
I ricercatori non hanno dichiarato quando questa tecnologia sarà pronta per diventare un prodotto concreto perché si tratta, a oggi, di una soluzione molto costosa - di fatto si aggiunge un nuovo "strato di elettronica al chip".