Investigadores de Intel, RTI International y Arizona State University han desarrollado un microrefrigerador que puede ser fácilmente montado en los chips para enfriar sus puntos calientes con una precisión quirúrgica.
Sobrecargar las CPUs de los ordenadores no es un problema para los fabricantes de chips. El problema es cómo manejar el calor extremo generado por el movimiento de tantos electrones en un espacio tan pequeño. Cuando los ventiladores ya no eran capaces de enfriar los chips, los fabricantes cesaron de intentar aumentar la velocidad de los procesadores y se centraron en la construcción de CPUs “multicore”.
Según informa RTI en un comunicado, su tecnología será otro punto de inflexión y permitirá a estos sistemas de escala nanométrica (10 micrones) ser más pequeños y usar menos electricidad que otras tecnologías usadas hasta ahora para enfriar los equipos informáticos.
El autor principal de este estudio es Rama Venkatasubramanian, investigador del RTI, y detalla sus avances en un artículo publicado en el último número de la revista Nature Nanotechnology.
La nevera de nuestra casa usa una bomba de calor mecánica que comprime y hace circular un líquido refrigerante que absorbe el calor dentro del frigorífico y lo disipa. El microrefrigerador ahora presentado funciona de un modo un poco distinto. Se trata de una película finísima hecha de moléculas termoeléctricas. Estos materiales termoeléctricos convierten el calor en electricidad. Dicho de otro modo, usan los electrones para eliminar el calor de los chips.
Drástica reducción
Venkatasubramanian y otros investigadores han sido capaces de reducir el calor en una CPU simulada del orden de 15 grados Celsius. Son, sin embargo, mucho más optimistas y piensan que, usando materiales más térmicamente conductivos sobre los chips de silicio, el microrefrigerador podría reducir la temperatura hasta 40 grados Celsius.
Esta drástica reducción permitiría que los chips funcionaran más rápidamente o que los fabricantes pudieran introducir más transistores en un microprocesador. Otra ventaja sería su eficiencia. Cada refrigerador estaría dirigido a un punto de calor en la parte trasera del chip y necesitaría sólo entre 2 y 3 vatios de energía cuando estuviera en funcionamiento.
Estos datos son muy significativos, ya que cada 5 grados que sube la temperatura del chip, su funcionamiento y fiabilidad se reduce considerablemente. En la demostración, los investigadores sólo han usado una unidad microrefrigeradora, pero prevén usar tres o cuatro para cubrir todos los puntos calientes.
“La gente ha estado hablado de usar materiales termoeléctricos de alta eficiencia para enfriar los puntos calientes de los chips”, comenta Ravi Prasher, de Intel, en declaraciones a Technology Review . Una de las razones por las que él y sus colegas han triunfado es porque han usado un material con unas propiedades térmicas excepcionales.
El corredor de maratón
La analogía más clara para ilustrar esta tecnología es la bolsa de hielo que un corredor de maratón se pasa alrededor de su cuello durante la carrera. Gracias a la gran cantidad de sangre que llega a su cabeza y al área del cuello, puede reducir la temperatura del cuerpo más rápidamente y continuar corriendo.
Financiado a través de DARPA, la tecnología será comercializada por la spin off de RTI, Nextreme Thermal Solutions, compañía en la que Venkatasubramanian trabaja como máximo responsable de tecnología desde hace dos años.
Este investigador prevé que, en tres o cuatro años, los fabricantes de procesadores no serán ya capaces de seguir aumentando el rendimiento de la CPU sin soluciones alternativas como el microrefrigerador.
Por el momento, varios fabricantes de procesadores gráficos han mostrado interés por esta tecnología de enfriamiento de puntos calientes, pero todavía no hay un calendario de comercialización. Por el momento, aún en el supuesto de que estos refrigeradores se pudieran incorporar a un chip, su precio sería prohitivo. Después de todo, como recuerda el propio Venkatasubramanian, añadir un refrigerador es añadir una capa complementaria de elementos electrónicos al chip. Si los precios y la escalabilidad de su tecnología lo permiten, entonces llegará al mercado.