پوشش منسجم مسی؛ جایگزین نوآورانه هیت‌سینک‌های سنتی برای خنک‌کردن قطعات کامپیوتر

هیت‌سینک‌ها جزء اصلی سیستم‌های خنک‌کننده در کامپیوتر هستند. خنک‌کننده‌های فعال و غیرفعال از قطعات پخش‌کننده‌ی حرارت و هیت‌سینک استفاده می‌کنند و به‌نوشته‌یتامز هاردور، گروهی از محققان دانشگاه ایلینوی در اربانا‌شمپین و دانشگاه کالیفرنیا برکلی توانسته‌اند راهکار جدیدی ارائه دهند که بسیار کارآمدتر است. محققان نتایج تحقیقاتشان را در قالب مقاله‌ای در رسانه‌ینیچرمنتشر کرده‌اند.

در این راهکار جدید، از پوشش منسجم مسی استفاده می‌شود. محققان می‌گویند تکنیک جدید فضای فیزیکی کمتری را در داخل دستگاه اشغال می‌کند و سیستمی دردسترس قرار می‌دهد که بسیار کارآمدتر از هیت‌سینک‌های مسی فعلی است.

به‌گفته‌ی محقق ارشد پروژه‌ی جدید که اکنون دانشجوی دکتری دانشگاه ایلینوی در ارباناشمپین در حوزه‌ی مهندسی مکانیک است، هیت‌سینک‌های سنتی سه مشکل مهم دارند:

• پیشرفته‌ترین هیت‌سینک‌ها که در ساخت آن‌ها از مواد رسانای عجیب‌و‌غریب و پربازده استفاده می‌شود، بسیار گران‌قیمت‌اند و تولید انبوه آن‌ها کار مشکلی است؛
• در طراحی‌های مرسوم سیستم خنک‌کننده، یک پخش‌کننده‌ی حرارت و یک هیت‌سینک به‌صورت هم‌راستا چینش پیدا می‌کنند و در بسیاری از مواقع، بخش اعظم گرما در زیر دستگاه الکترونیکی تولید می‌شود؛
• حتی بهترین قطعات پخش‌کننده‌ی حرارت را نیز نمی‌توان مستقیماً به قطعات الکترونیکی متصل کرد و برای این کار به مواد رابط حرارتی نیاز است. همین موضوع بهینه‌بودن عملکرد را زیر سؤال می‌برد.

محققان می‌گویند پوشش منسجم مسی در راهکار جدید کل قطعه را می‌پوشاند تا سطح خنک‌سازی بسیار بزرگی ایجاد شود. در این راهکار، ابتدا قطعه با یک لایه‌ی عایق الکتریکی و سپس یک لایه‌ی منسجم از جنس مس پوشانده می‌شود. این کار باعث می‌شود مس در نزدیکی اِلِمان‌های تولیدکننده‌ی‌ حرارت باشد و نیاز به مواد رابط حرارتی از بین برود. به‌ادعای محققان، فرایند خنک‌سازی در این روش بسیار کارآمدتر از روش‌های سنتی است.

در راهکار جدید، از قطعات بزرگ مسی یا آلومینیومی خبری نیست؛ بنابراین، با راهکاری بسیار جمع‌و‌جور سروکار داریم که برای دفع حرارت پردازنده‌های پرسرعت و دیگر قطعات کامپیوتر کاربرد پیدا می‌کند. پوشش منسجم نازک و حذف هیت‌سینک‌های سنتی حجیم باعث می‌شود بتوان تعداد بیشتری برد مدار چاپی استفاده کرد. محققان می‌گویند در راهکار جدید توان در واحد حجم ۷۴۰ درصد بهبود پیدا می‌کند.

محققان دانشگاه ایلینوی در ارباناشمپین و دانشگاه کالیفرنیا برکلی می‌گویند اکنون در پی بررسی دوام پوشش مسی هستند که مرحله‌ی بسیار مهمی محسوب می‌شود. در آزمون‌های اولیه، از PCBهای ساده استفاده شد؛ اما محققان امیدوار‌‌‌ند به‌زودی امکان استفاده از راهکار جدید برای خنک‌کردن پردازنده‌های قدرتمند و کارت‌های گرافیک فراهم شود.