Sandia-Kühler

Fundamental neues Konzept für CPU-Lüfter

Jeff Koplow hat an den Sandia National Laboratories einen fundamental neuen Luftkühler für Mikroelektronik entwickelt, der effizienter und leiser sein soll als herkömmliche CPU-Lüfter.

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Sandia Kühler
Sandia Kühler (Bild: Jeff Koplow/Sandia National Laboratories)

Der als "Air Bearing Heat Exchanger" bezeichnete Sandia-Kühler wurde zum Patent angemeldet und soll die zur Kühlung von Rechnern benötigte Energie deutlich reduzieren. Das Lüfterdesign soll die Hitze von Chips besonders effizient abführen. Ein zentrifugaler Pumpeneffekt sorgt dafür, dass die die Flügel des Lüfters umgebende Luftschicht 90 Prozent dünner ausfällt als bei herkömmlichen Lüfterdesigns, so Jeff Koplow. Dadurch soll sich die Kühlleistung signifikant verbessern.

  • Jeff Koplow mit dem Sandia-Kühler
  • Prinzip des Sandia-Kühlers
  • Prototyp des Sandia-Kühlers
Prinzip des Sandia-Kühlers
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Der eigentliche Lüfter sitzt auf einem stationären Heat-Spreader. Statt diesen aber mit Rippen zu versehen, setzt der Sandia-Kühler hier auf eine flache Oberfläche. Die Luft wird in die Mitte des Lüfters geleitet, wo sich kleine Flügel auf einer zweiten, sich mitdrehenden Scheibe befinden. Von dort aus strömt sie radial durch die dicht beieinanderliegenden Flügel aus. In der Mitte sitzt auch der Motor, der den Lüfter mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute dreht.

Die Luftschicht zwischen den beiden runden Platten ist nur 0,03 mm dick und soll dadurch eine hohe thermale Leitfähigkeit besitzen. Dabei bedarf es keiner besonders genauen Mechanik, denn die Luftschicht reguliert sich selbst, ähnlich wie bei einem Air-Hockey-Puck, der über einen Air-Hockey-Tisch gleitet.

Zugleich soll eine sehr schnelle Rotation eine Verschmutzung des Lüfters verhindern. Die Form der Lüfterflügel soll zudem besonders aerodynamisch sein, was zu einem leisen Laufgeräusch führe. Der Sandia-Forscher hat auf Basis der Technik einen Prototyp in Form eines CPU-Kühlers entwickelt.

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Auch abseits von Computern habe die Technik großes Potenzial, sagt deren Entwickler Jeff Koplow und nennt Heizungs- und Ventilationssysteme sowie Klimaanlagen. Lasse sich die Technik auch in größerem Maßstab nutzen, könne diese den Energiebedarf der USA um rund 7 Prozent senken.

Das von Lockheed Martin für die US-Regierung betriebene Forschungslabor sucht derzeit nach Lizenznehmern für die neue Technik. Im ersten Schritt wird nach Unternehmen gesucht, die kommerzielle CPU-Kühler für PCs auf Basis der Technik entwickeln wollen. Details zum Sandia-Kühler finden sich im Dokument A Fundamentally New Approachto Air-cooled Heat Exchangers.

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