Kühlungstechniken und Trends beim Wärmemanagement

Anbieter zum Thema

ET System electronic GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Congatec_Standardlogo_PANTONE_1655C.jpg ()

congatec GmbH

Erwärmung vermeiden und Simulation

Sprühkühlung für einen heißen Chip (Bild: Purdue University, USA)

Die vorgenannten Kühltechniken können an allen oder verschiedenen Stellen eines elektronischen Systems (vom Chip bis zum Rechenzentrum) eingesetzt werden. Die beste Empfehlung ist aber: Keine unnötige Wärme erzeugen. Deshalb werden moderne Halbleiter mit immer niedrigeren Spannungen betrieben und mit intelligenter Chip-Architektur kann die logische Leistung mit weniger Transistoren und bei niedrigerer Taktfrequenz erzeugt werden.

Schon bei der Produktentwicklung kann sehr viel unnütze Wärmeenergie im späteren Betrieb vermieden werden. Weil das Strömungsverhalten von Luft und Flüssigkeiten sehr komplex ist werden Simulationsverfahren, wie CFD (Computational Fluid Dynamics) unter Berücksichtigung der geometrischen und physikalischen Eigenschaften genutzt.

Mit simulierten Wärmebildern können Wärmestau-Bereiche (Hot Spots) und Undichtigkeiten (Fremdluftzugang und Kondensatbildung) erkannt und beseitigt werden. Professionelle Hersteller und Systemintegratoren nutzen Simulationssoftware, um heiße Bauelemente kühltechnisch günstig zu positionieren und Wärmenester zu vermeiden.

Aktuelle Entwicklungen zeigt der Cooling Day

Dynamische Taktfrequenzanpassungen und insbesonders asynchrone (clock-less) Chips erzeugen deutlich weniger Verlustwärme.

Entwärmung dort wo die Wärmeenergie erzeugt wird, ist besonders effektiv. Kühlkanäle im Chip- oder im Chip-Gehäuse sind aber noch sehr selten. In MEMS-Sydtemen mit geschlossenem Flüssigkeitskreislauf wird die Kühlflüssigkeit von einer osmotischen Pumpe (ohne mechanisch bewegte Teile) umgewälzt. In Nanotechnik sind solche Systeme wegen der Feinstruktur noch effektiver.

Ein weiterer Vorteil der Nanotechnik ist, dass Strom in Nano-Drähten schneller und mit weniger Widerstand fließt als in Leiterbahnen aus Metall und damit weniger Verlustleistung erzeugt.

Diamantstaub zum schnellen Abtransport von Verlustwärme (Bild: Daimler)

Diamant ist ein guter Wärmeleiter und auch als Halbleiterersatz für Silizium nutzbar. Deshalb ist ein Diamant-Chip auch sein eigener Wärmeableiter. Diamant-Chips mit Taktraten bis über 80 GHz wurden schon im Labor erprobt.

Über die umfangreichen und teils komplexen Entwärmungs- und Kühlverfahren berichten hochkarätige Fachexperten praxisnah in verständlicher Weise auf den drei ‚Cooling Days' vom 12. bis 14. Oktober in Würzburg: www.cooling-day.de. Auch Autor Hermann Strass wird dort referieren und die Teilnehmer durch die Veranstaltung begleiten.

Eine begleitende Fachausstellung findet am 13. Oktober statt. Dort zeigen die drei Hauptsponsoren ebm-papst, MERSEN und Rittal sowie die Ausstellern Balkhausen, Cicor Microelectronics, Contrinex, Kunze Folien, MB Electronic, Schroff und SEPA neue Produkte und Technologien.

* * Hermann Strass ist Experte für industrielle Computertechnik und -systeme, für Aufbau- und Verbindungstechnik sowie für Wärmemanagement. Er ist selbständiger Berater für Architekturfragen und Standardisierung.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Agenda und Anmeldung zum Cooling Day

(ID:29436090)