Neue Trends bei der Chipkühlung

Flüssigkeitskühlung

Mit Flüssigkeiten lassen sich große Wärmemengen sehr viel leichter transportieren als mit Gasen. Eine kühle Flüssigkeit wird bei der Flüssigkühlung daher so nahe wie möglich an die heißen Chips transportiert und die Wärme durch direkte Berührung oder über kurze, wärmeleitende Metall-Federklammern aufgenommen. Oft werden flache Kühlkörper als eine Art Kühlwand zwischen zwei zusammengeschraubten Steckkarten montiert. Mit dieser Technik wird Elektronik in Flugzeugen bereits seit vielen Jahren gekühlt.

Ein weiterer Ansatz ist das Verlegen von Kühlkanälen für Kühlflüssigkeiten im Inneren von mehrlagigen Platinen. Die Zu- und Ableitung der Kühlflüssigkeit erfolgt über tropffreie Ventile an der Steckverbinder-Seite der Platine. An besonders kritischen Stellen ist über ein engeres Verlegen der Kühlschlangen eine individuelle Anpassung möglich.

Der nächste Schritt für diese Technik ist der Einbau der Kühlkanäle im Inneren eines Chips. Im Labor existieren bereits entsprechende Lösungen. Die Kanäle werden in das Substrat eingeätzt oder durch gezielten Schichtaufbau erzeugt, ähnlich wie bei MEMS-Systemen. Die Kühlkanäle sind vorzugsweise in einem geschlossenen System angeordnet. Forschungen dazu gibt es beispielsweise bei HP (HP Labs, Thermosyphon) und der Purdue-Universität in den USA.

Verschiedene Hersteller verkaufen bereits Schrankgestelle mit eingebauter Flüssig-Kühltechnik. Hierbei kommen hohle Kühlkörper auf den CPUs der Steck- oder Blade-Karten zum Einsatz. Lange Zu- und Ablaufschläuche verbinden die Kühlkörper mit dem im Schrank vorhandenen Kühlflüssigkeitskreislauf. Dies erlaubt den zuverlässigen Betrieb eines Hochleistungssystems bei extrem kompakter Bauweise.