O calor gerado pelos chips e as necessidades energéticas são alguns dos fatores de limitação do desenvolvimento dos processadores atuais. Agora, uma equipa de investigadores demonstrou a utilização de um circuito de água dentro do próprio chip, de forma a permitir um arrefecimento mais eficiente. Desta forma, a equipa, de origem suíça, propõe que o chip e o sistema de arrefecimento sejam uma unidade só, com os canais de líquidos a estarem situados dentro das partes mais quentes e conduzindo a um aumento na performance.
Esta abordagem contorna a dificuldade em que há múltiplas conexões nos chips atuais, o que leva a ineficiências no processo de arrefecimento e limita a quantidade de calor que pode ser dissipada. Já houve propostas de arrefecimento líquido dentro de chips no passado, mas implicavam um aumento de consumo devido a ser necessário bombear a água através dos canais, com o requerimento de mais energia do que aquela que seria extraída dos processadores. Este novo trabalho propõe usar um chip conversor de energia que não compromete o desempenho do processador, explica o ArsTechnica.
Os semicondutores usados para conversão de energia geralmente não são de silício, mas sim de nitreto de gálio (GaN) que consegue suportar melhor a corrente e alcança frequências mais elevadas. Estes componentes são construídos no topo de wafers de silício para assegurar maior compatibilidade e foi este fator que os investigadores aproveitaram, usando-o para colocar os canais de arrefecimento ‘colados’ aos circuitos GaN.
O processo de construção desta solução passa por fazer pequenos e precisos cortes no silício que servem de veio condutor e depois um processo de gravação assegura que estes veios têm a dimensão suficiente para serem colocados os canais de passagem de água. O líquido é colocado a circular, faz o arrefecimento e vaza depois para um ‘ralo’ adjacente.
Depois de vários testes, os investigadores concluem que o melhor design que conseguiram criar consegue lidar com fluxos de 1700 watts por centímetro quadrado e limitar a temperatura do chip nos 60 graus centígrados.
Em teoria, esta proposta permite que sejam reduzidos dois consumos atuais: os centros de dados detalham que 30% da energia utilizada é aplicada para o arrefecimento dos sistemas e que são consumidos cem mil milhões de litros de água anualmente para esta tarefa.
Por agora, o sistema ainda está numa fase experimental e a equipa terá de afinar o desenho final para se ajustar a realidades mais complexas e testado em circuitos durante prazos mais prolongados, para garantir a estabilidade. Outro desafio a ser ultrapassado é como se lidará com várias fontes e ‘ralos’ para escoamento que podem ser necessários para os vários componentes.
Veja o vídeo de demonstração da solução.
