Minifächer kühlt Prozessoren
Ingenieure der Purdue University haben einen Kühlungsmechanismus für Chips entwickelt, der ohne Lüfter auskommt und nur weniger als ein Prozent des Leistungsbedarfs herkömmlicher Kühlsysteme benötigen soll.
Ingenieure der Purdue University in West Lafayette (Indiana, USA) haben einen Kühlungsmechanismus für Chips entwickelt, der ohne Lüfter auskommt und nur weniger als ein Prozent des Leistungsbedarfs herkömmlicher Kühlsysteme haben soll. Das Prinzip der Piezokühlung ist schon seit 1970 bekannt, aber erst jetzt entwickelten die Wissenschaftler eine mathematische Beschreibung eines solchen Kühlers, mit der Konstruktions-Parameter optimiert werden können.
Philipp Bürmann, Arvind Raman und Suresh Garimella verwenden winzige Fächer, die von einer Piezokeramik angetrieben werden: Ein etwa 0,1 mm kleines piezoelektrisches Stäbchen wackelt hin und her und befördert die Warmluft vom Chip weg. Eine am Stäbchen befestigte Piezokeramik treibt den Wedel an. Die Piezoelektronik dehnt sich je nach Vorzeichen einer angelegten Wechselspannung. Liegt die Frequenz der Wechselspannung nahe der Resonanzfrequenz des Stäbchens, dann kommt dieses mit 2 mW aus. Mehrere Stäbchen zusammen konnten die Temperatur im Innern eines Notebooks um 8 °C senken. Erste Anwendungsmöglichkeiten sehen die Forscher bereits in zwei Jahren, indem solche Kühler zusätzlich zum normalen Lüfter im Notebook eingebaut werden.
Bereits Anfang Februar hatten Wissenschaftler der University of Colorado in Boulder mit einem Minilüfter von etwas mehr als einem Millimeter Durchmesser für Aufsehen gesorgt: Die acht, gut einen halben Millimeter langen Lüfterblätter ätzten die Wissenschaftler aus dünnen Siliziumscheiben. In Gang gehalten wird der Lüfter von einem so genannten Scratch Drive, der ihn immer wieder anschubst. Dazu ist unter dem Lüfter eine Siliziumscheibe angebracht, bedeckt von einer isolierenden Schicht Siliziumnitrid. Parallel dazu sind an den Speichen des Lüfterrades dünne Siliziumplatten befestigt, die an einem Ende "Siliziumfüße" haben, wie die Forscher die parallel zu den Speichen verlaufenden, rechtwinklig nach unten gerichteten Streifen nennen. In Ruhe schweben diese knapp über der unbeweglichen Scheibe.
Legt man an Scheibe und Platten eine Spannung an, so wird die Platte von der Scheibe nach unten gezogen. Schaltet man die Spannung ab, schnellt sie wieder hoch. Beim Anziehen biegt sich die Platte gleichzeitig etwas durch, sodass sich der Siliziumfuß kurz nach dem Aufsetzen auf die Scheibe zur Seite wegdreht. Dadurch bekommt das Lüfterrad einen kleinen Schubs und dreht sich: Die Platten "rollern" mit Hilfe ihrer Füße im Kreis über die Scheibe und drehen das Lüfterrad dabei wie ein Karussell. Bei einer mit 2 kHz wechselnden Spannung erhielten die Forscher Geschwindigkeiten von 50 bis 180 Umdrehungen pro Minute. (wst)
