Revolucionando o resfriamento do processador com transistores térmicos
o calor excessivo gerado pelo fluxo de corrente elétrica.
O gadget recentemente desenvolvido emprega um campo elétrico como meio de regular a transferência de energia térmica dentro dos componentes eletrônicos, de acordo com uma pesquisa publicada na revista Science.
Engenheiros e cientistas aspiram regular a transferência de calor de maneira análoga ao controle eletrônico, conforme articulado pelo professor Yongjie Hu, um renomado estudioso na área de engenharia mecânica e aeroespacial da Universidade da Califórnia, em Los Angeles.
Dispositivos eletrônicos requerem mecanismos de resfriamento eficazes para dissipar o calor excessivo gerado por suas operações internas. Os dissipadores de calor desempenham um papel essencial neste processo, absorvendo e transferindo calor de componentes críticos. No entanto, também foram explorados métodos mais avançados para gerir a energia térmica, embora tendam a envolver movimentos mecânicos ou fluxo de fluido que podem levar vários minutos a horas para atingir as mudanças de temperatura desejadas.
Os transistores térmicos oferecem um meio vantajoso de regular dinamicamente a transferência de temperatura em um ritmo rápido e com maior precisão. Este atributo os posiciona como uma alternativa altamente viável em diversas aplicações.
O desenvolvimento do transistor térmico na UCLA emprega um mecanismo semelhante ao de um transistor eletrônico, utilizando campos elétricos para regular a condutividade térmica de um canal através de moléculas semelhantes a gaiolas que constituem o componente central do transistor. A aplicação de um campo elétrico resulta no aumento da força de ligação entre as moléculas dentro do filme, aumentando assim suas propriedades condutoras térmicas.
Devido à natureza inovadora desta produção cinematográfica, os cientistas foram capazes de atingir um nível excepcional de variação de condutividade em frequências superiores a um megahertz, o que foi significativamente mais rápido em comparação com as tecnologias convencionais de regulação térmica.
Em vez de utilizar o processo mais lento de movimento molecular para regular a condutividade térmica, os investigadores optaram por empregar a dinâmica do campo eletrônico, permitindo um aumento significativo na faixa de frequência de níveis de milihertz a megahertz por meio de transições mais rápidas.
A extensão do movimento molecular não produz uma discrepância substancial na condutividade térmica durante a transição de um estado ativo para um estado inativo. Em contraste, a inovação da UCLA demonstrou uma notável variação de 13 vezes. Esta disparidade considerável, tanto no que diz respeito à escala como ao ritmo, foi reconhecida pelo Professor Paul Weiss, que ocupa cargos simultâneos como Químico, Bioengenheiro e Cientista de Materiais na UCLA e serve como autor contribuinte para este esforço de investigação.
Este dispositivo apresenta características que o tornam uma opção atraente para gerenciamento térmico de processadores, dados seus baixos requisitos de energia para regulação da dissipação de calor. Seu design permite a integração de vários desses dispositivos em um único chip junto com os transistores eletrônicos tradicionais, proporcionando assim uma abordagem promissora para o resfriamento eficiente do processador.
Os transistores térmicos oferecem uma solução promissora para melhorar a dissipação de calor e reduzir pontos de acesso em embalagens em escala de chip que empregam chips empilhados verticalmente. Esta abordagem pode proporcionar aos engenheiros maior flexibilidade ao projetar circuitos integrados complexos, minimizando as restrições relacionadas à temperatura.
Neste momento, atingimos a fase conhecida como “prova de conceito”, que representa uma fase inicial do processo de desenvolvimento. Atualmente, a nossa equipa de investigadores está a concentrar os seus esforços exclusivamente na melhoria do desempenho da tecnologia, em vez de explorar potenciais aplicações comerciais.
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