"Thermische Transistoren" sollen Wärmeableitung in Prozessoren revolutionieren
Sind thermische Transistoren die Lösung, wenn es um eine effektive Wärmeableitung in Prozessoren geht? Eine Universitätsstudie will ein Konzept entwickelt haben, welches bis zu 13-Mal effektiver agiert als herkömmliche Methoden.
Insbesondere bei Flaggschiff-Prozessoren wie dem Intel Core i9-14900K ist ein Trend hin zu immer höherer Leistungsaufnahme zu beobachten, der in Folge auch eine höhere Wärmeentwicklung zur Folge hat. Diese will effizient abgeleitet werden, doch stoßen die aktuellen Chips allmählich an die physikalische Grenze des Machbaren. Eine neue Studie der University of California in Los Angeles will nun die Lösung zum Problem gefunden haben: Mit thermischen Transistoren soll die Kühlung um den Faktor 13 im Vergleich zu herkömmlichen Chips verbessert werden.
Funktional benötigen diese thermischen Transistoren keine beweglichen Teile. Stattdessen werden diese mithilfe eines elektrischen Feldes kanalisiert, wodurch sich die Wärme gleichmäßig auf der entsprechenden Fläche verteile. Wie Paul Weiss, einer der Co-Autoren der Universitätsstudie, erklärt, war der entscheidende Punkt hierfür "eine buchstäblich molekül-dünne Schicht", die bei Aufladung mit Strom wärmeleitende Eigenschaften aufweist.
Gerade Halbleiter sollen von diesen neuen Transistoren profitieren können, wie die Studie weiter ausführt. Explizit genannt werden hier die 3D-Chiplets, die bereits in einigen AMD-Prozessoren zum Einsatz kommen. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden benötigen die thermischen Transistoren demzufolge weniger Energie, um den Wärmefluss zu kontrollieren. Auch potenzielle Hotspots sollen so der Vergangenheit angehören, was wiederum mehr Freiheiten bei der Gestaltung des entsprechenden Chiplet-Designs erlaube. Bis diese Form der Wärmeableitung aber auch tatsächlich Marktreife erreicht, dürfte noch einige Zeit vergehen; einen konkreten Zeitplan nannte die Studie hierfür nicht. Zunächst gelte es, die Effizienz unter Berücksichtigung der Größe weiter zu verbessern.
Quelle: IEEE via Tom's Hardware
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Wenn ich alle Fragen beantworten könnte, würde ich mich sofort an der Forschung beteiligen
Nachtrag: Ob man für den Vorgang in diesem thermischen Transistor jetzt die Bezeichnung "ausbremsen" oder "modulieren" des Wärmeflusses wählt, scheint mir aufgrund des komplexen Sachverhalts dann doch eher nachrangig. Verzeihe mir die Kritik an diesem Wort. (In einem herkömmlichen Transistor werden die Elektronen ja auch nicht langsamer oder schneller
Aber: Die IEEE spricht nicht von derartigen Beispielen, sondern explizit von "3D stacked chiplets". Und da würde ich wirklich gerne wissen, wo in einem komplexen 3D-Package man eine zeitweise niedrigere Wärmeleitung brauchen sollte?
Es gibt aber durchaus Szenarien in der Elektronik, die einen (mehr oder weniger) stabilen Temperaturbereich erfordern, z. B. AKKUs. Wenn zu kalt, oder zu warm, können Akkus weder gut ge- noch entladen werden.
Ob, und wenn ja, welche Vorteile diese thermischen Transistoren für Computertechnik bringen wird, müssen wir wohl erst mal abwarten...
"Warum zum Teufel sollte man den Wärmefluss in einem Prozessor ausbremsen wollen?"
und
"Wieviel besser als solides Silizium oder gar Kupfer leitet das Ding denn, unter Berücksichtigung des benötigten Querschnitts inklusive Ansteuerung?"
Da hilft dir nur eine Standheizung weiter, nicht das CPU-Äquivalent zu einem Kühlerthermostat.