Neue Trends bei der Chipkühlung

Durch immer leistungshungrigere Chips und immer kompaktere Bauformen stoßen bisherige Kühlsysteme an ihre Grenzen. Techniken wie die Flüssigkühlung und besser wärmeleitende Materialien bieten einen Ausweg.

Mit der steigenden Leistungsfähigkeit von Chips steigt auch deren Energiebedarf. Die hohen Taktraten erzeugen mehr Elektronenbewegung je Zeiteinheit - das Ergebnis ist eine höhere Verlustleistung in Form von Wärme. Im Zusammenspiel mit der zunehmend kompakteren Bauweise entsteht damit mehr Wärme je Volumeneinheit.

Neben der Gefahr der dauerhaften Zerstörung sorgen höhere Chiptemperaturen auch für stärkeres thermisches Rauschen auf Grund der höheren Elektronenbeweglichkeit. Dies bringt unerwünschte Signalverfälschungen und damit eine verringerte Betriebssicherheit mit sich.

Die Wärmedichten auf den Chipoberflächen liegen heute bei 35 W/cm2. In drei bis vier Jahren rechnet man mit 200 W/cm2. Bei einer solchen Wärmedichte reichen nach heutiger Kenntnis einige hundert Gramm Kupferkühlkörper und ein lautstarker Ventilator nicht mehr aus. Bessere Kühlung ist also eine wesentliche Anforderung an künftige Systeme. Bisher eingesetzte Technologien erreichen in Desktops und Servern zunehmend ihre Grenzen.