Современные интегральные микросхемы центрального или графического процессоров уже не могут функционировать без применения систем охлаждения – в этом случае рабочая температура микрочипа достигает таких значений, что снижается производительность, или даже возможен выход устройства из строя. Наиболее часто используемое решение указанной проблемы – применение кулеров, отводящих тепло от микропроцессора с последующим его рассеянием при помощи радиатора и/или воздушного вентилятора. Но главным недостатков такого подхода является не самая высокая эффективность традиционных кулеров, что вынуждает разработчиков создавать отнюдь не компактные и легкие системы охлаждения.

Впрочем, у традиционных систем охлаждения появляется и альтернатива, куда как более компактная, но не менее эффективная – кулеры на основе термоэлектрических материалов. В данном случае речь идет о таких материалах, которые способны проводить электричество как обычные проводники, но в этом случае их температура не повышается, а, наоборот, понижается. В этой области активные исследования проводит компания Intel, причем ученые сосредоточились на поиске наиболее эффективных термоэлектрических материалов на основе тонкопленочных сверхрешеток.

В случае использования подобных материалов разработчики интегральные микросхем получают возможность располагать крайне компактные системы охлаждения прямо в корпусе или на поверхности микрочипа. Более того, термоэлектрические кулеры можно будет располагать не на всей поверхности кремниевого кристалла, а только в зонах с наиболее высокой температурой. Таким образом, достигается высочайшая эффективность охлаждения при максимальной экономии электроэнергии.

В качестве примера разработчики приводят следующие цифры: применение термоэлектрического кулера площадью всего лишь 0,4 кв. мм, контактирующего с наиболее горячей зоной интегральной микросхемы, охлаждает эту область на 15 градусов. Впрочем, исследователи использовали единственный «микрохолодильник», тогда как для достижения большей эффективности возможно использование трех-четырех подобных устройств.

Таким образом, доказав работоспособность собственной разработки, сотрудники Intel еще вынуждены вести исследования в области дальнейшего повышения эффективности термоэлектрического кулера. И одним из основных направлений их деятельности становится достижение наилучшего термического контакта между микрочипом и устройством охлаждения. Именно снижение термического сопротивления контакта и остается сегодня основным направлением исследований, а кандидатов на роль связующего материала предостаточно, в их число входят и углеродные нанотрубки.

Александр Бакаткин