На данный момент технологии аккумуляторов остаются "узким местом" мобильных устройств. Почти все производители экспериментируют с самыми разными материалами, лаборатории исследуют прорывные технологии, но пока все они остаются теорией. На практике новые решения еще не реализованы.
Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали новую технологию, решающую проблему питания современных чипов, но вместе с тем обеспечивающую их охлаждение. Технология называется Redux Flow Battery. Дизайн нового топливного элемента учитывает тот факт, что современные чипы становятся все более модульными, тенденция будет наблюдаться и будущем. Память (не кэш) становится все ближе к вычислительным блокам, что мы видим по той же памяти High Bandwidth Memory в графических процессорах.
В топливных элементах для генерации энергии применяется химическая реакция. Для этого используются два электролита, которые закачиваются в элемент. Закачку можно производить и из внешнего блока в замкнутом контуре. В результате источник энергии для процессора будет существенно ближе к чипу. Кроме того, электролит может отводить накапливающееся тепло от чипа или процессора.
В лабораторных условиях подобный топливный элемент уже удалось выпустить. Мощность элемента составляет 1,4 Вт на квадратный сантиметр. Если вычесть энергию, которая требуется на работу насоса, элемент может давать более 1 Вт на см². Толщина чипа составляет 1,5 мм.
Электролит в подобном элементе может отводить намного больше тепла, чем обеспечивает элемент. Но исследователи не дают точных цифр.
Каналы остаются самой большой проблемой производства
Похоже, что самой большой проблемой при производстве топливных элементов на чипе остаются каналы. С одной стороны, довольно сложно выпускать подобные микроскопические каналы в высоком качестве – на данный момент для этой цели используется 3D-принтер. С другой стороны, следует идти на компромисс, поскольку каналы должны быть достаточно крупные, чтобы через них проходило достаточно электролита. Кроме того, чем уже каналы, тем большая мощность требуется от насоса для прокачки жидкости. Поэтому найти идеальный компромисс нелегко.
Пока описанная концепция не нашла практического применения в чипах. Мощности топливных элементов попросту недостаточно. Но ученые собираются продолжать исследования, причем в сотрудничестве с гигантами индустрии.
Но технология может найти применение в других сферах. Например, лазерам требуется одновременно и энергия, и охлаждение. Или солнечные батареи, в которых энергия накапливается в ячейках, но при этом требуется сохранять температуру на оптимальном уровне.