インテル、チップ冷却用の超小型冷却システムを開発 34
ストーリー by reo
下のストーリーとは関係ありませんってば 部門より
下のストーリーとは関係ありませんってば 部門より
insiderman 曰く、
Technology Review によると、Intel と RTI International、米アリゾナ州立大学が LSI チップの部分的な冷却を可能とする超小型冷却システムを発表したそうだ (Nature nanotechnology オンライン版に掲載された論文要約) 。
この超小型冷却システムは熱電冷却素子を使用してチップを冷やすもので「nanostructured thin-film superlattice」 (直訳すると「ナノ構造のフィルム型超格子」) という、薄い熱電冷却素子を使用している。この素子は電導性は良好だが、熱伝導性は悪かったため、従来は 55 ℃ 程度までの冷却しか行えていなかったそうだ。そこで、研究チームはこの 0.4 mm 四方サイズの素子を銅製のクーラーとチップの間に挟み込むという方法を採用。これによってその近辺の温度を 15 ℃ 程度まで下げることに成功したそうだ。この技術を応用し、LSI チップ内に冷却機構を組み込むことも視野に入れているとのこと。
このシステムが CPU や GPU に採用されるようになれば、煩わしい冷却ファンから PC を解放できそうです。
ファンから逃げられ...ない? (スコア:4, すばらしい洞察)
この素子で出来るのは、CPUを冷やし、ヒートシンクをもっともっと熱くすることですよね。冷媒(空気)を使って汲みださないと、ヒートシンクまわりの素子(特にコンデンサ)をだめにしたり、局所的に熱くなった底面で下腹部を焼くことになるんでは...。
TDPのマージンが増える、夏場に熱暴走しにくくなる、クロックアップしやすくなる、くらいかな。
Re:ファンから逃げられ...ない? (スコア:1)
同感。
発生した熱を効率よくPCの外に運ぶ必要があるわけで
決して熱が勝手に消える訳じゃない。
ペルチェよりも効率の良い素子がでてきました!!
ということでしょうか。
#裏表逆にしてCPU焼いたことあるひと手を挙げて～～ (ｱﾚ?ﾀﾞﾚﾓｲﾅｲ?
薄いんでない？ (スコア:1)
ペルチェ素子って結構厚みありますよね・・・
とてもCPUパッケージに収まるようなものではないような・・・
# 結露させたことならあります ・ｗ・）ノ
Re:薄いんでない？ (スコア:1)
そこでslot1の復活ですよ!!
#えー!?
Re:薄いんでない？ (スコア:1)
Re:ファンから逃げられ...ない? (スコア:1)
ペルチェ素子を使ったCPUクーラーのレビューを読みましたが、公称50W、実測80Wも電力を消費するとのこと。
その分発熱が増えるのでしょうから、かえってファンの騒音が大きくなるかもしれませんね。
ペルチェ素子搭載CPUクーラー「MA-7131DX」のレビュー
http://www.4gamer.net/games/029/G002977/20071021001/ [4gamer.net]
＃なんかヒートパイプを使ったクーラの方がよく冷えてたりするようですが
ここまでパワー喰うと（Re:ファンから逃げられ...ない? (スコア:2, すばらしい洞察)
旧来の筐体内空冷では既に無理があるのではないかと。
例えば対象チップの発熱が130ワット、ペルチエ素子が70ワットの冷却能力を持つとするとチップ内部は（130-70-ヒートシンクに熱伝導で逃げる熱）で、
チップ側から見ると最悪値として60W相当の発熱になるのですが、反対側（ヒートシンク側）では200W以上の熱源を持ってしまう事になりますからね。その分筐体内空冷のヒートシンクを冷却の終段にする旧来の方法では筐体内の温度上昇を加速させてある種負のループを形成しやすくなるので不利になります。
# 件の冷却素子の場合は過冷却による結露を抑える温度制御の部分のチューニングの問題と
# 筐体内が熱的に飽和してしまってペルチエ素子が十分に機能しない問題の二つの原因で
# うまいこと冷却できないのでは？
従って、液冷ヘッドかヒートパイプと組み合わせて放熱の終段部を筐体の外に出して確実に多くの熱を外に捨てる。と言うか本体基板と放熱部を熱的に分離するように筐体設計するより他になくなって来てるのでは…？と言う気がするんですけど…
# あ、オンボードの電源系統やノースブリッジの半導体素子も同じように電子冷却してやれば
# コンデンサの寿命問題も多少は解決できなくはないか（リプル電流でコンデンサ自体が
# 発熱するのはどーしよか）
…どう熱を捨てるかが問題になるのは変わりませんけど、この冷却素子自体は発熱が予想される素子に安易に貼り付けたり素子内部に組み込めたりする所まで来れば色々とややこしい問題を解決する鍵になりそうな…
Re:ファンから逃げられ...ない? (スコア:1)
一度に運べる熱量はヒートパイプの方が大きいんじゃないでしょうか。
ファンも静音化が進んでいるし、チップの発熱もプロセスの細分化で
下がってますし、ヒートシンクが大型化できるデスクトップ用途では
あまりメリットがないような。
「小型化できる」というのが実はかなりのメリットで、ハイエンド
ノートＰＣや小型プロジェクタとか熱がこもりやすい用途向けなのでは。
Re: (スコア:0)
チップ上の発熱の不均一さや、局所的に超高温になることが問題になっているのですから。
Re: (スコア:0)
エアコンの室外機くらいの、直径30cm 位のファンを静かにまわせば、騒音は抑えられるでしょうね。
Re:ファンから逃げられ...ない? (スコア:2, すばらしい洞察)
そうか、本体を室外機にすればいいんだ！
〜◍
Re:ファンから逃げられ...ない? (スコア:1)
それでは風圧が足りません。
局所的に熱い場合はピンポイントで速い風を送らないと。
ケースのサイドパネルに異様に大きなファンを付けてる物って、結局見た目だけなんです。
=-=-= The Inelegance（無粋な人） =-=-=
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
狭い出口の圧力よりも、ファンの羽の隙間から逃げる経路の圧力のほうが低いから。
では、ファンの羽の隙間から逃げる経路の圧力のほうが高くなるようにすると、どうなるか。
騒音が大きくなります。
ですから、低い圧力で弱い風速の風で済むようにするために、ヒートシンクを巨大化するわけです。
#今回のストーリーは、LSIチップ上で局所的に熱い部分がネックになるので、その熱をとりあえず数mm離れた場所に移動させる方法の話です。
#乱暴に例えてしまうなら、熱伝導率が恐ろしく良いシリコングリスの研究、みたいなものです。
Re:ファンから逃げられ...ない? (スコア:1)
この技術はCPUの熱全体を放熱するというよりは、CPUの局所的な発熱を冷却するのが目的じゃないでしょうか。
同じ熱抵抗の冷却システムを使って、どれだけの熱量を放熱できるかは、
"熱の輸送量=温度差/熱抵抗" で表されます。
同じ冷却システムなら、温度差が大きいほうが放熱しやすいです。
一方、CPUの冷却を考えると、CPUのコアからパッケージ表面までの放熱と、
パッケージからヒートシンク外への放熱に分けて考えることができます。
微細化によってCPUのダイサイズは小さくなっているのに、発熱が高くなっているので、熱の密度が上がっています。
しかし、発熱する部分が小さくなったせいで冷却が難しくなり、CPUコアからパッケージまでの熱抵抗は上がっています。
この状況で増大する熱密度に対応するには、温度差を大きくするしかありません。
CPUコア部分の温度上限は変えられないので、TCASE（パッケージ表面での温度の上限）を
だんだん厳しくして温度差を稼いでいます。
TCASEを厳しくすると、今度はチップ表面から外気まで放熱するヒートシンク側が厳しくなります。
外気温は変えられないし、TCASEが下がると温度差が小さくなった分、
同じ放熱を行おうとすればヒートシンクを大きくする（熱抵抗を下げる）しかありません。
このままで行くと破綻するのは分かっているので、各地で研究されているのが、
タレコミにあるようなチップ内の冷却システムです。
要は、CPUコアからパッケージ表面までの熱抵抗を改善して、TCASEを上げて
外部のヒートシンクを小さくしようと言う事です。
全体の発熱が変わらなければ、ヒートシンクは熱くなるほうが効率がいいのです。
追加した冷却システムの消費電力よりも、ヒートシンクの効率改善のほうが大きければ
全体として有利になります。
他にもチップ内での空冷とか、水冷とか研究してるところがあったと思います。
Re: (スコア:0)
パッケージのヒートスプレッダに接しているのは、ダイの裏面です。(回路は表面に形成されています。) この表面から裏面までの垂直方向と、水平方向の熱抵抗が問題です。
ダイ全体の発熱量は問題なくても、消費電力が大きな回路が集まっている部分は局所的に高温になるので、それがボトルネックになってしまいます。
今回のストーリーの技術がうまくいけば、その局所的な高温部分の熱をピンポイントで他の部分に移動させられるので、ボトルネックが解消されます。
低温動作 (スコア:1)
低温で動かせるので、クロックが上がるってことじゃないの？
直前のストーリーとも関連してきますが。
なんか違う気がする (スコア:0)
A:「熱くなるなら、冷やせばいいじゃん」
B:「熱いのが悪いなら、熱くならないようにすればいいのさ」
すぐ下ほどではないが (スコア:0)
まだだれも書かないうちに。
クレイ1よろしく、フロリナート漬けのPCにすれば？
Re:ゆとり教育って奴は (スコア:1, おもしろおかしい)
Re: (スコア:0)
冗談のつもりで書いたんでしょ。
reoさんって人の経歴から見るに間違いとは考えられない。
# ・・・冗談じゃなかったら怖いですよ。いや、本当に。
Re: (スコア:0)
電子冷却でヒートシンクの温度を高くしたほうが熱放射が大きくなります。
したがって、電子冷却なしではファンが必要だった放熱量も、
ヒートシンクのみで熱放射可能になることは十分に考えられます。
エネルギー保存則は知ってても、熱放射の方程式は知らない「ゆとり」さんですか？
Re:ゆとり教育って奴は (スコア:1)
ヒートシンクを高温にするためには, CPUの熱以外に何らかのエネルギを投入する必要があります. そのため熱システム全体としては決して低温にはなりません.
熱放射の方程式は知ってても、熱力学の第2法則は知らない「ゆとり」さんですか？
Re: (スコア:0)
あなたはペルティエ素子などの電子冷却素子がどのような働きをするのか知らない人なんですね。
そもそも、あなたの発言からして、熱力学の第二法則を理解できているとは思えません。
CPU/電子冷却素子/ヒートシンクの3つを含む系で考えれば、誰でもわかる問題なのに。
あなたには他人を「ゆとり」呼ばわりする権利も能力もないことが明白になりました。
Re: (スコア:0)
＞他人を「ゆとり」呼ばわりする権利も能力も
他人を悪意を込めた言葉で決めつけている時点で微妙だと思うよ。目くそ鼻くそを笑う的な、なんで最後に煽りをつけないとコメントできないかな。そもそもゆとり教育世代って、結構きちんとした定義があるんで、決めつけたり能力によって断言するような話じゃないんだけど。
というわけで耳糞から質問なんだけど、この素子を使うと本来なら熱傾斜（でいいんだっけ？）が少なくて、伝熱がうまくいかない場所でも強制的に一方方向に熱を移せるようになる（場合によってはチップよりヒートシンクのほうを高温にするこ
Re: (スコア:0)
> 他人を悪意を込めた言葉で決めつけている時点で微妙だと思うよ
それを日本語では、「他人を『ゆとり』呼ばわりする権利も能力もない」と言うのでは？
つまり、あんたは天に唾を吐いてるだけ。
Re: (スコア:0)
#1500800のACですが、私は先のコメントで「このゆとり」などと罵った覚えはないんですけど。
ただつまらない捨て台詞、売り言葉に買い言葉、目くそ鼻くそを笑う的にお互いに「おまえは糞だ」「いいやおまえこそ糞だ」といいあうような、非生産的な言葉さえなければ、この話題を理解する上で双方ともにそれなりに有用なコメントではないのですか、と指摘しただけなんですけど。
それを決めつけであるというならそうかもしれないが、罵ったりこき下ろしたり、根拠のない罵倒をしようと言うつもりは一切ないんだけど。
もしかして、自分に反論するコメントはすべて、全部同一人物が自分を罵りあざ笑う目的で書いたと思ってない？
この話題で私がコメントしたのは#1500800が初めてだったんだけど。これが2個目。
#なんてことをACで言ってもしょうがないのはわかっているけどAC
Re: (スコア:0)
> #1500800のACですが、私は先のコメントで「このゆとり」などと罵った覚えはないんですけど。
あんた、被害妄想はげしくね？
あんたが糾弾している、#1500712は、ちゃんと読めばあんたと同じ主張をしているよ、というのが#1500907の主張だろうに。
もしかして、自分に対するコメントはすべて、全部同一人物が自分を罵りあざ笑う目的で書いたと思ってない？
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
おまえ、エネルギー保存則わかってねー「ゆとり」だなw
ちがうよw
俺の主張は、「ある発熱量のCPUにファンが必要なら、そのCPUにペルチェつけようが他の熱電素子つけようが、ファンが必要」だ。よく嫁 [srad.jp]。
Re: (スコア:0)
＞「ある発熱量のCPUにファンが必要なら、そのCPUにペルチェつけようが他の熱電素子つけようが、ファンが必要」
これは明確に間違いですね。
ヒートパイプってご存知ですか？
ラジエータってご存知ですか？
筐体放熱ってご存知ですか？
世の中にはファン以外にもたくさんの冷却システムがあります。
なんで今回発表になった技術との組み合わせに、ファンしか想定がないんでしょうか？
#なんで新しいものが出てきたのに、現状と同じ設計をしないといけないの？
Re: (スコア:0)
涙拭けよｗ
Re: (スコア:0)
ファンを止めればCPUが壊れない代わりに冷却素子が壊れる。→CPU温度急上昇