Transistor termici, una soluzione per processori sempre più caldi?

Transistor termici, una soluzione per processori sempre più caldi?

All'Università della California di Los Angeles (UCLA) hanno dimostrato il funzionamento di transistor termici che potrebbero risultare utili per dissipare meglio il calore nei microprocessori, senza soluzioni di raffreddamento complesse. Potrebbero essere di particolare aiuto per ridurre gli hotspot nei chiplet.

di pubblicata il , alle 11:31 nel canale Processori
 

Ricercatori della University of California di Los Angeles (UCLA) e hanno sviluppato un transistor termico a stato solido che punta a mitigare il problema più grande dell'elettronica basata su transistor elettronici: la generazione del calore dovuta al flusso dell'elettricità.

Il nuovo dispositivo può usare un campo elettrico per controllare il flusso del calore attraverso l'elettronica. Lo studio è stato pubblicato su Science.

"Controllare il trasferimento di calore nello stesso modo in cui viene controllata l'elettronica è il desiderio di ingegneri e scienziati", ha spiegato l'autore dello studio Yongjie Hu, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale alla UCLA.

I componenti elettronici vengono raffreddati con dissipatori di calore che assorbono il calore in eccesso. Sono stati proposti anche approcci più attivi alla gestione termica, ma questi spesso si basano su parti in movimento o fluidi che possono richiedere molto tempo, in genere da pochi minuti a ore, per aumentare o diminuire la conduttività termica del materiale.

Con i transistor termici, i ricercatori possono modulare attivamente il flusso di calore in modo più veloce e preciso. Ed è proprio tale velocità a renderli un'opzione promettente.

In modo analogo a un transistor elettronico, anche il transistor termico messo a punto alla UCLA sfrutta campi elettrici per modulare la conduttanza di un canale, in questo caso conduttanza termica anziché elettrica. Ciò avviene tramite un film sottile di molecole simili a gabbie progettate dai ricercatori che fungono da canale del transistor; l'applicazione di un campo elettrico rende più forti i legami molecolari del film (spesso quanto una molecola), aumentandone la conduttanza termica.

Grazie a questo film, i ricercatori sono stati in grado di raggiungere il massimo cambiamento di conduttività a una frequenza superiore a 1 megahertz, diversi ordini di grandezza più velocemente rispetto ad altri sistemi di gestione del calore.

Anziché affidarsi al movimento molecolare per controllare il flusso di calore, piuttosto lento rispetto al movimento degli elettroni, i ricercatori sono ricorsi a campi elettrici grazie ai quali sono stati in grado di accelerare il passaggio dalle frequenze dei millihertz a quelle dei megahertz.

Il movimento molecolare, inoltre, non può raggiungere una differenza così grande nella conduttanza termica tra lo stato on e quello off. Il dispositivo dell'UCLA ha evidenziato una differenza di 13 volte. "Si tratta davvero di un'enorme differenza, sia in termini di grandezza che di velocità", ha spiegato Paul Weiss, professore di chimica, bioingegneria e scienza dei materiali alla UCLA e coautore dello studio.

Le caratteristiche riscontrate rendono questo dispositivo una soluzione potenzialmente adeguata al raffreddamento dei processori. Il fatto che questi transistor necessitino di una piccola quantità di energia per controllare il flusso di calore consentirebbe di integrarne un buon numero sullo stesso chip allo stesso modo dei transistor elettronici.

In particolare, i transistor termici potrebbero favorire una gestione efficace del calore nei futuri progetti basati su chiplet impilati uno sull'altro, dove sarebbero in grado di ridurre i punti caldi, restituendo maggiore libertà nella progettazione.

Al momento siamo allo stato di "proof of concept", quindi nelle fasi iniziali dello sviluppo. I ricercatori non sono impegnati ancora in nessuna applicazione commerciale, bensì sono concentrati nel miglioramento ulteriore delle prestazioni.

3 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - info
demon7717 Novembre 2023, 15:16 #1
Cioè.. se ho ben capito.. hanno trovato un modo grazie al campo elettrico di rendere i chip super conduttivi a livello termico allontanando in modo molto più efficace il calore generato dal chip stesso. (correggetemi se ho capito male)

..quindi il chip resta "fresco" ma la superficie superiore resterà una bella bistecchiera.. anzi credo ben più di adesso in questo modo.
Gnubbolo17 Novembre 2023, 17:23 #2
c'è una similitudine, nel portare via il calore, con le celle di peltier che andavano di moda tanti anni fa sui 486.
demon7717 Novembre 2023, 23:45 #3
Originariamente inviato da: Gnubbolo
c'è una similitudine, nel portare via il calore, con le celle di peltier che andavano di moda tanti anni fa sui 486.


tanti anni fa sui 486?
guarda che hanno continuato ad usarle e le usano ancora oggi..

Devi effettuare il login per poter commentare
Se non sei ancora registrato, puoi farlo attraverso questo form.
Se sei già registrato e loggato nel sito, puoi inserire il tuo commento.
Si tenga presente quanto letto nel regolamento, nel rispetto del "quieto vivere".

La discussione è consultabile anche qui, sul forum.
 
^