Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Цифровий процесор обчислювальної техніки, який відрізняється тим, що він містить в своєму складі тонкоплівковий термоелектричний модуль Пельт'є, охолоджуючі спаї якого розміщено безпосередньо на верхній грані кристала цифрового процесора в місцях розташування елементів, що виконують відповідні арифметичні та логічні операції (ALV), при цьому електричні струмовідводи від модуля до джерела електроживлення виконуються з тих же матеріалів, що і охолоджуючі спаї термопар.

Текст

Реферат: Цифровий процесор обчислювальної техніки містить в своєму складі тонкоплівковий термоелектричний модуль Пельт'є, охолоджуючі спаї якого розміщено безпосередньо на верхній грані кристала цифрового процесора в місцях розташування елементів, що виконують відповідні арифметичні та логічні операції (ALV). Електричні струмовідводи від модуля до джерела електроживлення виконуються з тих же матеріалів, що і охолоджуючі спаї термопар. UA 106153 U (12) UA 106153 U UA 106153 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі твердотільної електроніки і знайде застосування як основного елемента обчислювальної техніки - цифрового процесора, який широко використовується в комп'ютерах, інтернет-обладанні та інших. На даний час охолодження та подальше термостатування процесорів проводиться різними методами, в тому числі із застосуванням повітряних, рідинних та термоелектричних охолоджувачів [1]. В цілому, ці термостатуючі пристрої виконують свої функції тільки при нормальних умовах експлуатації. Підвищення значень температури оточуючого середовища або величини інформаційних потоків, які обробляються протягом довгого часу, як правило веде далі до виходу існуючих процесорів із ладу. Найбільш близьким аналогом до об'єкта, який заявляється, є процесор з термостатуючим пристроєм на основі кристалічного модуля Пельт'є, що розташований між теплорозсіючим радіатором та нижньою робочою гранню двосекційного корпусу. Внутрішній об'єм цього корпусу заповнено теплоакумулюючими матеріалами ТАМІ та ТАМ2 з відповідними температурами фазових переходів Т1 та Т2. На верхній робочій грані цього корпусу розміщено процесор, який термостатується, наприклад, типу Intel. У робочому стані теплота, яка виділяється цим процесором, проходить послідовно через об'єми двох секцій ємності з ТАМІ та ТАМ2, поглинається термоелектричним модулем та передається теплорозсіючому радіатору, що далі віддає її оточуючому середовищу [2]. Процесори із термостатами такої конструкції достатньо широко застосовуються в апаратурі обчислювальної техніки, наприклад в інтернет-обладнанні із вільним розташуванням елементної бази. При цьому теплова постійна часу таких пристроїв, в цілому, має значення τ=2735 хвилин, що є їх великим недоліком. Тому актуальною є задача створення конструкції цифрового процесора, який би маючи в своєму складі охолоджуючий пристрій, характеризувався малою величиною теплової постійної часу τ. Вказана задача вирішується тим, що запропонований процесор містить в своєму складі тонкоплівковий термоелектричний модуль Пельт'є, охолоджуючий спай якого розміщено безпосередньо на верхній грані кристала цифрового процесора в місцях розташування елементів, що виконують відповідні арифметичні та логічні операції (ALV), при цьому електричні струмовідводи модуля до джерела електроживлення виконуються з тих же матеріалів, що і охолоджуючі спаї термопар. У корисній моделі, що заявляється, запропоновано принципове нове технічне рішення, яке полягає в тому, що запропонований цифровий процесор містить в своєму складі тонкоплівковий термоелектричний модуль Пельт'є, охолоджуючі спаї якого розміщено безпосередньо на верхній грані кристала цифрового процесора в місцях розташування елементів, що виконують відповідні арифметичні та логічні операції (ALV), при цьому електричні струмовідводи модуля до джерела електроживлення виконуються з тих же матеріалів, що і охолоджуючі спаї термопар. Відповідність критерію "новизна" корисної моделі, яка пропонується, забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. Тому ознака - містить в своєму складі тонкоплівковий термоелектричний модуль Пельт'є, охолоджуючі спаї якого розміщено безпосередньо на верхній грані цифрового кристала процесора в місцях розташування елементів, що виконують відповідні арифметичні та логічні операції (ALV), при цьому електричні струмовідводи модуля до джерела електроживлення виконуються з тих же матеріалів, що і охолоджуючі спаї термопар. рівень". Запропонований цифровий процесор складається (Фіг. 1, Фіг. 2) з функціонально сформованого кристала 1, верхня грань якого містить послідовно розташовані діелектричні шари 2, 4, 7, між якими розміщено відповідні термоелектричні шари 3, 6, що далі електрично під'єднано до відповідних електроконтактів 8 та 5. Середній діелектричний шар 4 містить отвори, геометрія яких відповідає місцям розташування елементів, виконуючих арифметичні та логічніоперації (ALV), що розміщено в об'ємі кристала 1. Ці отвори забезпечують електричні і теплові константи охолоджуючих спаїв тонкоплівкового термоелектричного модуля, утвореного шарами термоелектричних матеріалів 3 та 6. Діелектричні шари 2, 4, 7, термоелектричні шари 3, 6 та електроконтакти 5, 8 створювались методом катодного розпилення відповідних матеріалів через відповідні маски на установці ВУП2К. Як матеріал діелектрика застосовувався SiO 2, як термоелектричний матеріал для шарів 3 та 6 і електроконтактів 5 та 8 застосовувався алюміній та золото, відповідно. З'єднання електроконтактів 5 та 8 з джерелом електроживлення проводилось шинами, виконаними з матеріалу, аналогічному спаям термопар. 1 UA 106153 U 5 10 15 20 25 30 Запропонований процесор працює наступним чином. Проходження електричного струму відповідного напрямку та величини через електроконтакти 5 і 8 викликає зниження температур в місцях кристала, що знаходяться під охолоджуючими спаями тонкоплівкового термоелектричного модуля. Якщо послідовне електричне з'єднання модуля з джерелом електричної енергії виконано матеріалами, які відповідають матеріалам охолоджуючих спаїв, то тепло, яке поглинається в об'ємі кристала процесора, далі виділяється в об'ємі джерела електроживлення, що дає можливість підвищити ефективність тепловідводу від кристала цифрового процесора. Попередні експериментальні дослідження запропонованого пристрою були проведені на 2 основі кристала процесора Intel. Верхня грань кристала (4040) мм містила 2020 точкових охолоджуючих спаїв, утворених послідовним розпиленням алюмінію та золота. Електроди 5 та 8 і струмовідводи, які розташовувалися на поверхні печатних плат, також виконувались з цих матеріалів. Як джерела електричного струму використовувався стабілізатор Б-3-12. Загальна величина струму в режимі максимального холодоутворення складала 26 А. Середній перепад температури ΔΤ між оточуючим середовищем та кристалом процесора при цьому складав 16-18 К. Застосування як матеріалів охолоджуючих спаїв термоелектричних матеріалів з великим значенням термоелектричної добротності дозволить значно підвищити глибину та ефективність охолодження. Теплова постійна часу добротності запропонованого цифрового процесора не перевищувала значень 2 сек. та визначалась, в основному, тепловою постійною кристала процесора. Запропонований цифровий процесор знайде широке застосування в сучасній обчислювальній техніці. Він дозволить значно підвищити швидкість обробки та об'єм інформації та надійність роботи апаратури обчислювальної техніки на його основі. Його застосування дасть значні економічний та соціальний ефекти. Джерела інформації: 1. Вайнер А.Л. Унифицированные термоэлектрические холодильники. Вопросы радиоэлектроники. - Сер. ТРТО, 1976. - вып. 3. 2. Патент РФ № 2256946 7GO5D 23/22. Термоэлектрическое устройство терморегулирования компьютерного процесора с применением плавящегося вещества/ Исмаилов Т.А и др., - заявл. №2003524399, от 04.08.2003, опубл. 20.07.2005. Бюл. № 20. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Цифровий процесор обчислювальної техніки, який відрізняється тим, що він містить в своєму складі тонкоплівковий термоелектричний модуль Пельт'є, охолоджуючі спаї якого розміщено безпосередньо на верхній грані кристала цифрового процесора в місцях розташування елементів, що виконують відповідні арифметичні та логічні операції (ALV), при цьому електричні струмовідводи від модуля до джерела електроживлення виконуються з тих же матеріалів, що і охолоджуючі спаї термопар. 2 UA 106153 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Digital processor

Автори англійською

Priadko Volodymyr Vasyliovych, Ashcheulov Anatolii Anatoliiovych, Danalakii Oleh Hryhorovych, Dobrovolskyi Yurii Heorhiiovych, Romaniuk Ihor Stepanovych

Назва патенту російською

Цифровой процессор

Автори російською

Прядко Владимир Васильевич, Ащеулов Анатолий Анатольевич, Даналакий Олег Григорьевич, Добровольский Юрий Георгиевич, Романюк Игорь Степанович

МПК / Мітки

МПК: H01L 35/10, G06F 7/00

Мітки: цифровий, процесор

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-106153-cifrovijj-procesor.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Цифровий процесор</a>

Подібні патенти