Wie Chips dem Hitzetod entgehen können
Kohlenstoffnanoröhren vergrößern den Wärmefluss zwischen Siliziumchip und Metallkühler
Amerikanische Forscher haben eine clevere Methode zur effizienten Kühlung von Computerchips aus Silizium entwickelt: Um Wärme ohne großen Hitzestau von der Oberfläche eines Chips zu einem Kühlkopf aus Metall weiterzuleiten, müssen die beiden Teile nur mit einem dünnen Teppich aus Kohlenstoffnanoröhren miteinander verbunden werden. Da Kohlenstoffnanoröhren eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, heizt sich die Zwischenschicht beim Durchgang des Wärmestroms um etwa 10 Grad weniger auf als konventionelle Wärmeleitschichten.
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Um einen Computerchip effizient zu kühlen, muss dessen Oberfläche mit einem Kühlkopf aus Metall in guten Kontakt gebracht werden. Unvermeidliche Oberflächenrauigkeiten führen allerdings zu winzig kleinen Lufteinschlüssen, die einer effizienten Wärmeleitung im Wege stehen. Daher werden Kühlköpfe zumeist mittels einer elastischen Schicht eines guten Wärmeleiters auf Chips aufgebracht.
Timothy Fisher und seine Kollegen von der Purdue University haben nun einen für diesen Zweck gut geeigneten Wärmeleiter entwickelt, der sich während der Kühlung eines typischen Computerchips nur um etwa fünf Grad Celsius aufheizt. Die Zwischenschicht besteht aus ineinander verwobenen Kohlenstoffnanoröhren. Diese in der Nanotechnologie für viele Anwendungszwecke eingesetzten winzigen Röhrchen sind im Prinzip nichts anderes als zusammengerollte Ebenen einatomiger Kohlenstoffschichten und weisen Durchmesser von nur wenigen Nanometern auf.
In ihrem Experiment brachten die Forscher eine dünne Schicht aus Kohlenstoffnanoröhren sowohl auf dem Computerchip als auch auf dem Kühlkopf an. Als beide Bauteile anschließend aufeinander gedrückt wurden, verwoben sich die beiden Nanoröhrenschichten ineinander – in Analogie zu dem von Kleidungsstücken bekannten Klettverschluss, erklärt Fisher. Die Forscher glauben, dass ihr Verfahren schon bald Marktreife erlangen wird.
Pressemitteilung der Purdue University
Stefan Maier
