Klebstoff für Computerchips

[sandman85]

AW: Klebstoff für Computerchips

Probleme mit Kavitation gibt es nur bei extrem schnellen Strömungen (genauer: extrem großen Reynoldszahlen) und vor allem nur bei Richtungsänderungen der Strömung oder Änderung des Strömungsquerschnittes (da normalerweise nur dann der Druck unter den Dampfdruck des Fluides sinken kann). Das kann man ohne weiteres in den Griff kriegen, dafür gibts Fluidmechaniker die sowas aufwändigst berechnen können.

Wenn 100 Chips verbaut sind und jeder sagen wir mal 35W hat wären das 3500W die man abführen müsste, das wären bei 4,19 kJ/(K*kg) theoretisch zwischen 50 und 100ml Wasser (je nachdem welche Erwärmung man zulassen will, bei 50ml/s wären es 16,7°C was im Rahmen wäre) die man pro sekunde duch den Chip pumpen müsste, das ist ne Menge Zeug für solch kleine Kanälchen...

Prinzipiell geb ich dir da natürlich recht, aber ich bin jetzt mal davon ausgegangen, dass man eine bestimmte Wärmemenge Qpunkt abführen muss. Qpunkt = spez.Wärmekapazität * Massenstrom * Temperatur-delta. Der Massenstrom ist Dichte*Geschwindigkeit*Querschnittsfäche. Ist die Querschnittsfläche sehr klein, muss also die Geschwindigkeit sehr groß werden, da die dichte sagen wir mal konstant bleibt. Ist die Geschwindigkeit groß, ist der (statische) Druck niedrig --> Gefahr von Kavitation. So war zumindest mein Gedankengang... Aber irgendwie is das bestimmt lösbar, denn die Leute bei IBM, die das erforschen, sind ja bestimmt auch nicht doof
Nur bei deiner Anmerkung zur Reynoldszahl stimm ich dir nicht zu. Die Kavitation hängt nicht zwangsläufig von der Reynoldszahl, sondern der Strömungsgeschwindigkeit ab, was beides nicht ganz äquivalent ist, da ich bei gleicher Geschwindigkeit verschiedene Reynoldszahlen haben kann...

Die spez. Wärmekapazität von Wasser ist unabhängig von Strömungsart/richtung/geschwindigkeit

Ist natürlich auch richtig. Aber ich wollte damit eigentlich eher sagen, dass die ganze super Wärmekapazität vom Wasser nix bringt, wenn das Wasser nach sagen wir mal 5mm annähernd die Temperatur des Chips hat, aber noch weitere 5mm durch den Chip muss...

Grüße,
Sandman

 

[Incredible Alk]

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Ist natürlich auch richtig. Aber ich wollte damit eigentlich eher sagen, dass die ganze super Wärmekapazität vom Wasser nix bringt, wenn das Wasser nach sagen wir mal 5mm annähernd die Temperatur des Chips hat, aber noch weitere 5mm durch den Chip muss...

Richtig... daran hatte ich nicht gedacht weil wenn das der Fall wäre und das Wasser keinen Wärmestrom mehr abführt würde der Chip wie gesagt wahrscheinlich explodieren weil er sich weiter aufheizt und das Wasser drin verdampft.

Insgesamt glaube ich nicht daran dass - auch wenns interessant war sich mal wieder darum Gedanken zu machen wo Fluidmechanik bei mir schon eine Zeit zurückliegt - man bei einem solchen Design in einen Bereich kommen würde wo man sich mit solchen Fällen (Kavitation usw.) rumschlagen muss - das wäre viel zu riskant.
Die Sicherheitsbeiwerte werden da auf jeden Fall so bemessen dass es da keine Probleme geben wird, dann muss eben die Abwärme oder Stapeldichte abnehmen. Ich kann ja nicht eine Kühlung in einen Chip bauen, die bei 10°C höherer Außentemperatur oder bei Leistungsschwankungen der Kühlmittelpumpe oder wenn ein Schmutzpartikel im Wasser ist oder sonst irgendwas nicht optimal ist sofort versagt oder womöglich den Chip zerstört.

Dann muss man eben nur 20 Chips stapeln oder nur 5W Chips verwenden dann gibts da kaum Probleme.

 

[Adam West]

AW: Klebstoff für Computerchips

Mich würden noch mehr Ideen interessieren. Schön, das es eine Rege Diskussion gibt

 

[Incredible Alk]

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Mich würden noch mehr Ideen interessieren. Schön, das es eine Rege Diskussion gibt

Du willst Ideen? ok

- Wie wäre es, alle 10 Chipschichten ein dünnes Peltierelement zu verbauen? Sehr kostenaufwändig und wenig effizient aber möglich.
- Wie wäre es, wenn man verschiedene Chipschichten unterschiedliche Aufgaben gibt und diese so verteilt, dass die (Rechenwerke)Chips mit größerer Abwärme diejenigen sind, die näher am Rand und so besser kühlbar sind und (Verwaltungs) Chips mit weniger Abwärme in der Mitte?

So, die Kreativität reicht für die ganze Woche

 

[m-o-m-o]

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Uii ich hab noch was!

Man könnte vielleicht ringförmige Chips bauen, die man dann nicht mehr von innen kühlen muss. Das wäre aber räumlich gesehen verschwenderisch.

 

[mmayr]

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Wenn man dann nen Chip-Turm hat, kann man ja Kühler bauen, die den komplett umschliessen (insbesondere ne Wakü), vielleicht würd das was helfen?

Was glaubst du, wie hoch dieses Türmchen wird?

 

[Incredible Alk]

AW: Klebstoff für Computerchips

Uii ich hab noch was!

Man könnte vielleicht ringförmige Chips bauen, die man dann nicht mehr von innen kühlen muss. Das wäre aber räumlich gesehen verschwenderisch.

Trotzdem gar keine so schlechte Idee. Oberflächenvergrößerung durch Löcher

 

[Star_KillA]

Klebt man jetzt CPUs auf einander Oder wie ?

 

[m-o-m-o]

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Klar - warte auf den Tag an dem wir uns CPU Verlängerungskabel kaufen!

 

[kühlprofi]

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Wie ich mal gelesen habe hat IBM die Möglichkeit DIE's direkt wasserzukühlen.

 

[Panto]

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so'n quatsch. gar nicht realisierbar.

 

[LED]

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Wenn Hochleistungschips gestapelt werden, ist das ganze wirklich nicht realisierbar, es entsteht zu viel Wärme. Zum Abtransport sind ja hier schon die kreativsten Ideen gekommen.

Werden jetzt aber Chips gestapelt, welche nur eine geringe Wärme produzieren, ist der Ansatz durchaus interessant um viel Platz zu sparen. Insbesondere denke ich bei sparsamen Chips an Zwischenspeicher in Industrieanlagen, oder auch in Handys. Diese Chips werden meist sehr langsam befeuert, wodurch die Wärme sich in Grenzen hält. Denkt doch einfach mal daran: viele nicht-Hochleistungschips werden noch in dicke Plastikgehäuse gegossen.....

 

[kühlprofi]

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so'n quatsch. gar nicht realisierbar.

Wenn die Ingenieure so dämlich wie dein Comment sind wäre dies wohl wirklich nicht realisierbar
Zum Glück gibt es sehr Intelligente Entwickler auf dieser Erde

Ausserdem wird dieses Verfahren vorerst nicht für Desktop CPU's gedach sein, sondern für Server / Rechenzentren welche sowieso viel stärkere Kühllösungen haben.

@Panto Argumente? So ein scheiss Satz kann hier jeder posten.

 

[Kalmar]

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Mich wundert immer noch etwas, bzw. hab ich das falsch verstanden?!
Soll über die verbindenden Schichten die Wärme abgeführt werden, aber die sollen auch noch die Chips voneinander isolieren/abschirmen - meines Wissens sind beide Leitfähigkeiten (Strom und Wärme) immer ähnlich (aufgrund Ladungsträger sind meist auch Wärmeüberträger). siehe Wiedemann-Franzsches Gesetz...
Interessant ists schon erst mal, aber obs realisierbar bleibt und obs auch angewandt wird (bzw wann) ist ne andre Frage.

 

[KILLTHIS]

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Prinzipiell eine gute Idee. Mobile (sowohl als auch kleine) Geräte können davon durchaus profitieren. Ich denke, dass damit einige Möglichkeiten offen werden.

 

[Mr.Ultimo]

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Prinzipiell eine gute Idee. Mobile (sowohl als auch kleine) Geräte können davon durchaus profitieren. Ich denke, dass damit einige Möglichkeiten offen werden.

mh wie dick sollen die Geräte denn dann werden ?

 

[Cuddleman]

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Eine ähnliche Idee wurde mal in einer DDR-Zeitung Anfang der 80iger Jahre abgelichtet, in der einige Ingeneure aus der ehemaligen CCCP, im Umfang des damaligen Raumfahrtprogramms zur Raumstation "MNP", einfache OP's (Gehäusebauform ähnlich TL071) zur Kaskadierung übereinandergelötet hatten und die Pin's zur Weiterverbindung der Signale mittels Drahtbrücken verbunden waren. Speziell dazu wurden an den OP's Kühlfahnen ins Gehäuse integriert (ähnlich eines TBA810A/A210E), die dann mit einer simplen Alu-Kühlfläche verbunden wurden. Die OP's waren untereinander mit etwa 0,5-1.0 Millimeter Abstand übereinander montiert.
Diese Turmkonstruktion war im Zeitungsbild Schätzungsweise nur etwa 3-4 cm Hoch und hatte, glaube ich etwa, so 8-10 OP's übereinander. Ob dieses Konstrukt jemals so irgendwo oder ähnlich übernommen/eingesetzt wurde, weis ich leider nicht.
Einzig das übereinanderlöten von Widerständen und Dioden wird jedoch schon sehr lange auf diskret bestückten Leiterplatten verwendet, auch mit Kühlflächenanbindung.

Spannungsregler in TO220-Gehäusebauform wurden seitlich auf hohe Kante gedreht, auf diskreten Leiterplatinen montiert und an einen gemeinsamen Strangkühlkörper mit Montagenasen durch Federklemmen zur Kühlung fixiert. Hier sind allerdings teils hohe Verlustleistungen aufgetreten, die dadurch eine relativ optimale und platzsparende Kühlung bekamen.

Eine weiter Variante, ist die feste Verbindung von Modulen auf Hauptplatinen (Autoradios, Netzteile) mit geringen Abständen zueinander, bei Verwendung mehrerer Module. Diese werden dabei teils auch so angeordnet, das sie auch im Kühlungsstrom genügend Kühlluft bekommen. (ähnlich den Anordnungen von PCI- und PCIe-Slots auf MB's)
Bei diesen Einsatzvarianten sind die Verlustleistungen jedoch meist beschaulich, so das nicht unbedingt eine besondere Kühlmaßnahme erforderlich ist.

Folglich, ist es nur eine Frage der Zeit, bis die Miniaturisierung nach solchen Verklebungskonstrukten verlangt, oder aber die Packungsdichte in den IC's kann entsprechend optimiert werden, damit dies nicht notwendig wird!

 

[Incredible Alk]

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so'n quatsch. gar nicht realisierbar.

1899 hat schon der Vorsitzende des amerikanischen Patentamtes gesagt "Alles, was erfunden werden kann, wurde bereits erfunden."
Gut, dass Menschen, die nicht so denken wie du ihm das Gegenteil bewiesen haben.

 

[Arroxlight]

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Gute Idee und beinahe alles ist realisierbar mit genug Forschung & Zeit!

 

[Liza]

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Naja wenn jetzt Beispielsweise 10 Chips übereinander liegen, wird halt nicht von Oben abgekühlt sondern eher von der Seite der Chips, denn hier sollte die Abstrahlende Wärme aller Chips gleich gut funktionieren. Hoffe ihr wisst wie ich das meine.