Metal líquido fornece energia e retira calor de chip 3D

Com informações da New Scientist - 18/11/2011

Embora os engenheiros se refiram a "metal líquido", trata-se na verdade de um eletrólito contendo íons de vanádio dissolvidos.
[Imagem: Sabry et al./IBM Zurich]

Inspirado no cérebro

Engenheiros da IBM idealizaram um meio para alimentar e retirar calor de processadores usando "metal líquido".

A empresa já havia anunciado que usaria água para refrigerar seus processadores 3D.

Mais recentemente, outro anúncio dava conta do desenvolvimento de uma cola para unir até 100 núcleos em um processador 3-D, embora o problema do aquecimento não estivesse resolvido.

Mas agora a idéia é bem diferente, e muito mais radical.

O engenheiro Bruno Michel, que está coordenando o projeto no laboratório da IBM em Zurique, conta que a inspiração veio do cérebro humano.

"O cérebro humano é 10.000 vezes mais denso e mais eficiente do que qualquer computador atual. Isto é possível porque ele usa uma única e altamente eficiente rede de capilares e vasos sanguíneos para transportar tanto calor quanto energia, tudo ao mesmo tempo," afirmou Michel.

Metal dissolvido

A ideia continua sendo empilhar os núcleos e criar canais entre eles.

O que mudou é que os canais não servirão apenas para refrigeração.

Serão duas redes microfluídicas separando os núcleos. A primeira conduzirá um fluido eletrificado, para alimentar o chip. A outra pegará o mesmo fluido - que já terá coletado o calor do processador, ao circular por ele - e o levará para fora, retirando o calor.

Michel afirma que seu grupo já demonstrou que é possível usar o "metal líquido" para transferir energia através da rede de canais.

Embora o engenheiro se refira a "metal líquido", trata-se na verdade de um eletrólito contendo íons de vanádio em solução - vanádio verdadeiramente liquefeito derreteria qualquer processador, uma vez que o metal tem um ponto de fusão de 1.910 ºC.

Supercomputador em um celular

Enquanto a Terrazon fabrique chips 3-D desde 2003, e o laboratório belga IMEC há menos tempo, o chip com alimentação fluídica da IBM ainda está na fase de projeto.

O próximo passo será construir um protótipo funcional de um processador 3D alimentado e refrigerado com a nova técnica, o que deverá ocorrer até 2014.

Mesmo não tendo ainda todos os parâmetros para calcular os ganhos em termos de dissipação de energia, Michel garante que eles são estrondosos: o suficiente para colocar um supercomputador dentro de um telefone celular.

Talvez, então, calcular as chances de o Brasil ser campeão depois de cada rodada da Copa do Mundo não será assim tão difícil.

Bateria de fluxo redox

O fluxo de íons metálicos para alimentar o processador 3D e retirar seu calor é na verdade um tipo de bateria, conhecida como bateria de fluxo redox.

O termo redox refere-se a uma reação de oxidação-redução - a bateria aproveita a energia liberada quando o estado de oxidação de um composto se altera.

Para a alimentação e refrigeração do chip, dois eletrólitos são bombeados de dois tanques externos para dentro do processador 3D, seguindo dois canais paralelos.

Esses eletrólitos contêm dois tipos diferentes de íons de vanádio, e os elétrons irão fluir de um para o outro em um circuito externo, criando a corrente elétrica que alimentará o chip.

Para recarregar a bateria, basta aplicar uma tensão aos seus eletrodos, revertendo o processo.

Uma bateria de fluxo é ideal para os chips por causa de sua elevada densidade energética.

Até agora elas eram enormes, mas Michel e seus colegas miniaturizaram-na revestindo os microcanais fluídicos com um eletrólito catalisador.

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