Han inventado un nuevo método 3D para enfriar los dispositivos y aumentar su rendimiento. Lo irónico es que necesita agua hirviendo para funcionar
Conforme los chips disminuyen en tamaño, se complica la gestión y disipación del calor
El cofundador de Intel, Gordon E. Moore, formuló el 19 de abril de 1965 la ley de Moore, la cual expresa que, aproximadamente cada dos años, se duplica el número de transistores en un microprocesador. Esto ha provocado un crecimiento exponencial en la potencia de los ordenadores desde entonces, ya que según esta ley, a medida que pasa el tiempo, es posible integrar más funcionalidad en chips cada vez más pequeños.
Sin embargo, la miniaturización de los microchips no es moco de pavo: se enfrenta a una serie de problemas e inconvenientes que suponen un gran reto para los fabricantes. Cuando los transistores bajan de los 5 nanómetros, los electrones «se escapan» a través de barreras que deberían bloquearlos (tunelamiento cuántico), generando fugas de corriente y un aumento en el consumo de energía.
Al empaquetar millones de transistores en poco espacio, la densidad de energía aumenta, y esto acaba generando más calor. Como puedes imaginar, el calor no es bueno para los chips, ya que puede dañarlos o reducir su rendimiento si no se disipa bien (solo hay que ver que cuando los smartphones rinden a máxima potencia durante un corto período de tiempo, estos se vuelven estufas y empiezan a ir más lentos). Por suerte, un grupo de investigadores habría descubierto una curiosa solución para enfriar los microchips.
Se abren las puertas para gestionar dispositivos electrónicos de gran potencia
Investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio han desarrollado una nueva técnica para refrigerar microchips. Uno de los métodos más utilizados actualmente consiste en el uso de microcanales integrados en el chip para circular agua y eliminar el calor. ¿El problema? Este enfoque está limitado por el calor que puede absorber el agua. El calor latente liberado durante la ebullición es aproximadamente siete veces mayor.
Según los investigadores, aprovechar el calor latente del agua permite una refrigeración bifásica, lo que significa una mejora significativa de la eficiencia de disipación del calor. No obstante, este enfoque también presenta sus desafíos, como la gestión del flujo de burbujas de vapor después del calentamiento. De este modo, resulta importante optimizar el diseño de los microcanales, el control del flujo y su resistencia.
Lo que los investigadores han creado es un innovador sistema de refrigeración por agua que incorpora canales microfluidos 3D, estructuras capilares y una capa de distribución de colector. Según los resultados, tanto la geometría de los microcanales como los canales del colector influyen en el rendimiento térmico e hidráulico del sistema.
El COP (coeficiente de rendimiento) que mide la relación entre la potencia de refrigeración útil y la entrada de energía requerida alcanzó 105, lo que supone una mejora significativa con respecto a los métodos de refrigeración tradicionales. Los investigadores son optimistas en cuanto a su nuevo sistema, y piensan que podría ser la puerta para acceder a nuevas posibilidades para la gestión térmica en dispositivos electrónicos de alta potencia.
Otro de los puntos interesantes del nuevo sistema es que puede funcionar de forma pasiva, sin requerir un mecanismo de bombeo, gracias al aprovechamiento de los cambios de fase del líquido para disipar el calor por convección. Se podría utilizar tanto en la industria automotriz como en la aeroespacial, así como en la construcción de láseres y sistemas de radar.