18 de setembro de 2020, 09:43
Chips com resfriamento interno. Imagem: Armin Jafari / EPFL
Desde o final do século passado, a capacidade de processamento dos microchips praticamente dobrou, enquanto os preços dos eletrônicos ficaram cada vez menores. Essa seria chamada a Lei de Moore, enunciada por Gordon Moore, co-fundador da Intel, em 1965. Ele previu que a computação aumentaria em potência e diminuiria em preço exponencialmente. Mas surgiu outro problema: o calor produzido pelos eletrônicos também cresceu, com chips possuindo até bilhões de transistores numa área mínima. Agora, pesquisadores desenvolveram um novo sistema de resfriamento interno para os mini circuitos.
O calor produzido por chips já é um problema desde a década de 1980. No início, os primeiros circuitos integrados não precisavam de sistema de resfriamento, mas isso logo mudaria. Na década de 1990, quase todos os Centros de Processamento de Dados (CPD), ou Data Centers, já usavam ventiladores e dissipadores de calor, devido ao aumento da energia e, portanto, do calor nos equipamentos. Isso se torna um problema, pois a eficiência dos equipamentos eletrônicos reduz muito com o aumento da temperatura. Além disso, o processo se torna um ciclo sem fim, pois equipamentos menos eficientes aquecem mais.
Agora, pesquisadores suíços publicaram um estudo na revista Nature que afirma ter uma solução para o problema do resfriamento. Os CPD consomem grandes quantidades de eletricidade e água para manter a temperatura dos equipamentos. E não para aí: com o aumento de dados, a tendência é o consumo crescer ainda mais. Portanto, encontrar maneiras para lidar com o calor é uma questão extremamente importante.
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Tentativas anteriores de resfriar microchips incluíam pias de metal e ventiladores, que absorvem o calor e agem como um sistema de exaustão. Alguns CPD contam também com o fluxo de fluidos para dissipar o calor. No entanto, esses sistemas são projetados e fabricados separadamente, para depois serem combinados com os chips.
No novo design, o novo processador conta com um sistema de resfriamento que possui microcanais dentro dos semicondutores, onde passa o fluido que reduz o calor. Por fim, o novo sistema pode ajudar a economizar energia e resolver problemas ambientais associados aos data centers.
O truque do sistema de resfriamento em chips
De acordo com os pesquisadores da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), o truque era encontrar uma nova maneira de fabricar chips de forma que os canais de fluido tivessem proporções mais parecidas o possível com as dos eletrônicos. O professor da universidade, Elison Matioli, que liderou o estudo, disse: "é como nossos corpos, temos as artérias maiores e os capilares menores. É assim que todo o corpo minimiza a pressão necessária para distribuir o sangue.
Esse trabalho pode ter aplicações de grande importância no futuro, fora a redução do consumo de energia. Pode ajudar, por exemplo, a reduzir o tamanho de conversores de energia em carros, painéis solares e em outros equipamentos. Além disso, a tecnologia pode tornar possível a maior miniaturização dos dispositivos eletrônicos, contribuindo para a expandir a Lei de Moore.