di  -  venerdì 19 giugno 2009

Per gli amanti delle discussioni controverse in merito ai benefici o pericoli di adottare un raffreddamento a liquido all’interno di un PC, eccoci qui oggi a discutere, nella nostra rubrica settimanale “The Hot Spot“, su un progetto particolare di integrazione di un raffreddamento a liquido all’interno di un computer portatile.

Per quelli che ora stanno inarcando le sopracciglia,  specifico immediatamente che non si tratta di un progetto di un pazzoide qualsiasi o di un “modder” invasato. Si tratta invece di un progetto, molto concreto, portato avanti da parecchio tempo da una azienda non nuova all’innovazione tecnologica, la Fujitsu-Siemens .

laptop-watercooling_1.jpg

Image courtesy of computershopper.com

Tempo fa infatti sono apparse in rete le prime immagini di un prototipo di raffreddamento a liquido progettato esclusivamente per un laptop, che sostituirebbe a tutti gli effetti il raffreddamento tradizionale con ventolina e heatpipe tipico di un laptop, permettendo prestazioni in raffreddamento capaci di tenere a bada persino l’ultima generazione di CPU Intel Core i7.

Nella foto ad inizio articolo,  si vede il prototipo del dissipatore a liquido presentato al CES 2009. Subito si notano particolari interessanti, come la possibilità di raffreddare anche il reparto grafico della scheda madre del laptop, oltre che il chipset. Qui sotto altre immagini del sistema, nel dettaglio.

cooler-plate_2.jpg

Image courtesy of computershopper.com

Come si vede, la base a contatto con il processore è in rame. E fin qui nulla da eccepire. Il sistema di aggancio prevede delle viti con molle di contrasto che poi si fisseranno su stand-off presenti attorno al socket della CPU, uno standard consolidato che assicura stabilità e pressione sul processore costante ed omogenea.

La base assorbirà il calore prodotto dal processore, che verrà prelevato dal liquido e quindi trasportato verso lo scambiatore di calore vero e proprio, il radiatore, di dimensioni ridottissime e costruito in alluminio. La foto qui sotto ne mette in evidenza la struttura.

radiatore.jpg

Image courtesy of computershopper.com  

Come detto più sopra, il radiatore è in alluminio, e questo già fa storcere il naso ai puristi del liquid cooling che mi leggono. Le motivazioni per tale scelta sono ampiamente comprensibili, ma non altrettanto condivisibili: l’alluminio è più facilmente lavorabile, costa in produzione sensibilmente meno rispetto ad uno in rame, e ovviamente è anche più leggero, fattore importantissimo in un progetto del genere poiché un radiatore in rame renderebbe più pesante del necessario l’intera struttura. Non avrebbe infatti senso avere un portatile raffreddato a liquido e non poterselo neanche portare in giro a tracolla…

laptop-watercooling-pump.jpg

Image courtesy of computershopper.com  

La parte forse più interessante è il componente che permette all’intero sistema di funzionare: la pompa del liquido. Di dimensioni ridottissime, e alimentata a 12V, ovviamente non garantisce portate da pompa di sentina, ma fa in modo che il liquido circoli costantemente attraveso tutto il circuito. In un circuito come questo, la portata non è molto rilevante, dopotutto. Quello che conta è la possibilità di integrare l’intero sistema in spazi lillipuziani, anche a costo di usare una pompa che i puristi del liquid cooling definirebbero “da presepe“.

La pompa, in materiale plastico, probabilmente sarà termoregolata dalla scheda madre a seconda della temperatura del processore, un po’ come avviene nei normali portatili raffreddati ad aria, nei quali la ventolina di raffreddameto entra in funzione solo dopo il superamento di un certo limite di temperatura prestabilito. Questo dovrebbe diminuire la rumorosità eventuale del sistema, già oltremodo ridotta da una tale soluzione a liquido, ma lo scopo principale è quello di ottimizzare anche la durata della batteria: se la pompa funzionasse costantemente, infatti, la batteria del portatile tenderebbe a scaricarsi ben presto. Nella foto sopra si intravede il connettore per il cavetto di alimentazione, a sinistra della pompa.

Come si può vedere dalle immagini, il sistema è ben progettato, a parte qualche piccola “svista” o errore che dir si voglia, come il radiatore in alluminio in concomitanza di un waterblock con base in rame, che non promette nulla di buono. Ma trattandosi di un prototipo, c’è spazio ancora per affinamenti e perfezionamenti. Nella speranza che i progettisti della Fujitsu-Siemens si informino un po’ meglio sui rischi della corrosione galvanica.

Per parlare di prestazioni ovviamente è decisamente presto. Il progetto, presentato ad inizio anno al CES 2009, non ha ancora visto la luce commerciale, e tra gli operatori del settore non se ne fa menzione. Ma esiste, e viene portato avanti.

Fujitsu-Siemens ancora una volta si presenta come una azienda votata all’innovazione tecnologica quindi, puntando su nuove ed inesplorate applicazioni per tecnologie di raffreddamento che piano piano stanno prendendo il sopravvento su tecnologie consolidate ed economiche, certo, ma che oramai non riescono più a rispondere in maniera efficace ai carichi di lavoro e quindi di Watt cui sono obbligati a lavorare dai nuovi processori e schede video. Se poi mai un prodotto del genere verrà effettivamente messo in commercio, non è possibile prevederne il successo commerciale, vista la paura atavica che il mescolare liquidi ed elettronica suscita nella maggiorparte di noi. Ma come vedremo presto in un altro articolo, molte di queste paure, se opportunamente affrontate, si sciolgono come neve in un bicchiere. D’acqua, appunto.

24 Commenti »

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  • # 1
    Diego
     scrive: 

    Domanda concreta… in un circuito raffreddato a liquido se si usano 2 metalli con diversa eletronegatività non si genera una effetto “elettrolitico”? (non ricordo il termine corretto)

    Al e Cu sono una bella accoppiata … si scioglierebbero in poco tempo e dopo buttiamo via il computer

  • # 2
    George Clarkson (Autore del post)
     scrive: 

    @ Diego

    Il processo si chiama “corrosione galvanica” e ne ho fatto cenno in fondo all’articolo:

    “Nella speranza che i progettisti della Fujitsu-Siemens si informino un po’ meglio sui rischi della corrosione galvanica.”

  • # 3
    floc
     scrive: 

    onestamente vista la vita media di un sistema non e’ la corrosione galvanica a spaventarmi

    i dubbi maggiori sono sulle DIMENSIONI del sistema. Un portatile per quanto grosso sia e’ cmq piccolo. I sistemi a liquido devono affdabilita’ e silenziosita’ alal grandezza del radiatore e alla quantita’ di liquido che molto a grandi linee piu’ che “raffreddare” propriamente, sposta l’equilibrio di temperatura del sistema verso la temperatura ambiente. E’ chiaro quindi che un radiatore cosi’ piccolo in un sistema cosi’ piccolo… Cosa puo’ combinare?

    avranno fatto i loro conti ma francamente mi sembra proprio poco praticabile come soluzione

  • # 4
    n0v0
     scrive: 

    devono fare roba che scalda e consuma meno!!

    altro che liquido

  • # 5
    mortimer86
     scrive: 

    Non vorrei dire una cavolata, ma la corrosione galvanica non è un fenomeno che dovrebbe verificarsi solo all’inizio e poi stabilizzarsi, essendo un circuito chiuso?

    Altrimenti nelle case gli impianti di riscaldamento dovrebbero essere tutti rovinati dato che la maggior parte utilizza tubature in rame e radiatori in alluminio.

  • # 6
    gpessa
     scrive: 

    e infatti succede…
    io non me ne intendo però vanno opportunamente scaricate a terra queste correnti.
    TI parlo per esperienza… le correnti galvaniche han bucato la mia caldaia nel giro di 3-4 anni.

  • # 7
    rici
     scrive: 

    Sara’ un prototipo della fujitsu.. o sara’ stato un prototipo della fujitsu siemens.. ma alla fine tutto il calore che genera il micro va a scaldare la scrivania..
    Dovrebbero usare dei uP a basso consumo e basta.. se no bisogna portarsi dietro anche l’aria condizionata…

  • # 8
    ax
     scrive: 

    Non è che mi ricordi molto di chimica ma non basterebbe usare olii apolari per eliminare il rischio di corrosione galvanica? Alla fine è colpa della polarità del mezzo conduttore se avviene o mi sbaglio?
    Se si sarebbe una soluzione industrialmente accettabile (in un sistema chiuso come quello non credo ci starebbe più di mezzo o max 1 decilitro di liquido…

    Se ho detto delle cavolate sono pronto a ricevere delucidazioni :D

  • # 9
    Eraser85
     scrive: 

    Si, ci sono degli additivi che impediscono alla corrosione galvanica di avere luogo ma se non ricordo male a lungo andare ci potrebbero essere problemi di prematura morte della pompa (soprattutto questa pompetta da presepe) :P

  • # 10
    George Clarkson (Autore del post)
     scrive: 

    @ ax

    Sarebbe perfetto, ma sussisterebbe il problema della viscosità dell’olio, decisamente troppo denso rispetto al comune liquido – alcool glicolico + H2O distillata – che viene normalmente usato in applicazioni del genere. La pompa non ce la farebbe a pompare l’olio attraverso il circuito, e inoltre il suo potere calorico ( = capacità di assorbire calore) è notevolmente inferiore alla soluzione che ho specificato qui sopra.

  • # 11
    Nihira
     scrive: 

    @ George Clarkson:
    il potere calorico (ovvero potere calorifico) è un’altra cosa: esso esprime la quantità di calore ottenibile dalla combustione di una quantità di combustibile (1Kg), dunque non c’entra nulla con un liquido che non è sia combustibile. La proprietà importante per un liquido in questo contesto è la capacità termica.

  • # 12
    George Clarkson (Autore del post)
     scrive: 

    @ Nihira:

    Grazie per la correzione, una svista da parte mia, della quale mi scuso con i lettori. Scrivere in fretta a volte casa errori banali, ma ai fini della comprensione del testo decisamente eclatanti. Grazie anche per aver attentamente precisato la definizione di “potere calorico / calorifico”, che in effeti in questo contesto ha poco a che fare. Presterò più attenzione in futuro ;)

  • # 13
    AlessioF
     scrive: 

    quoto n0v0

    a cosa serve un impianto a liquido quando si devono dissipare pochi W, meglio processori che consumano poco.
    Il mio eee ha la ventola praticamente sempre spenta.

  • # 14
    Carla
     scrive: 

    Non so se qualcuno se ne è accorto, ma siamo nel 2009 e ormai da anni si utilizzano le heatpipe con gli scambiatori di calore

    E’ la stessa cosa di questo prototipo Fujitsu, ma migliore, visto che non è necessaria la pompa

    Essendo le potenze in gioco poi basse, non ci sono controindicazioni

    /\/\ il raffreddamento a liquido inutile

  • # 15
    clarksoff
     scrive: 

    La Fujitsu-Siemens non esiste più da qualche mese, ora è solo Fujitsu. Per chi non sa con chi si ha a che fare, la Fujitsu è per il Giappone quel che la IBM è per gli USA, non credo che i suoi ingegneri abbiano qualcosa da imparare da qualcuno, sopratutto da qualcuno QUI. Supercomputer, mainframe, sistemi di raffreddamento adeguati e affidabilissimi sono solo alcune branche in cui Fujitsu ha da insegnare e poco da apprendere. Se ha realizzato un sistema di raffreddamento a liquido per portatili ci si può scommettere quel che si vuole sulla sua qualità, non è mica la Apple!

  • # 16
    Fabio
     scrive: 

    Mah concordo con n0v0 e comunque la questione non riguarda i produttori loro cercano di fare e vendere i prodotti che la gente cerca.. dovremmo smettere di pretendere che un portatile sia uguale a un fisso.

  • # 17
    George Clarkson (Autore del post)
     scrive: 

    @ Carla

    Ma tu hai mai montato un raffreddamento a liquido in un pc? La domanda sorge spontanea, visto il tuo agguerrito seguirmi per ogni dove cercando di screditare una cosa che non ho inventato io, esiste da molto più tempo che tu pensi, e che non sono l’unico a “propagandare”. Che poi non sto affatto propagandando, ma solo facendo informazione e commentando in base alla mia personale esperienza.

    Se il raffreddamento a liquido fosse realmente così “pessimo”, mi spiegheresti per favore come mai colossi come la Fujitsu (e non Fujitsu-Siemens, come qualcuno giustamente ha puntualizzato) avrebbe speso soldi e tempo per sviluppare un prototipo per un laptop? Non facevano prima a chiedere la tua opinione?

  • # 18
    George Clarkson (Autore del post)
     scrive: 

    @ clarksoff (gentile da parte tua storpiare il mio cognome)

    La fujitsu non ha niente da imparare da nessuno. Giusto. Io non sto qui ad insegnare a nessuno. Giusto anche questo. Ma che la corrosione galvanica esista e che si possa presentare in un circuito chiuso a liquido dove sono presenti rame e alluminio “bagnati” da un liquido catalizzante, anche questo è giusto. Lo dicono i libri di chimica, mica io. E penso che esistano anche ottimi libri di chimica in Giappone, non solo qui. Mi domandavo come mai gli ingegneri della Fujitsu non li abbiano presi in considerazione. O forse hanno “inventato” un liquido che inibisce totalmente la corrosione dell’alluminio (metallo meno nobile) nei confronti del rame (metallo più nobile). Se così fosse, lo vedrei sprecato per un semplice circuito di raffreddamento a liquido, potrebbe essere usato per scopi ben più remunerativi, per esempio a livello industriale, o persino a livello idraulico…

    Esiste anche una terza alternativa: trattandosi di un semplice prototipo, hanno voluto risparmiare sui materiali, dimostrando tuttavia che è possibile “farlo”.

    Io non sto dando dell’ignorante a nessuno, solo mi limito a dare la mia personalissima opinione riguardo ad un sistema di raffreddamento a liquido per laptop che è stato presentato in qualità di prototipo. E mi fermo qui.

  • # 19
    sinadex
     scrive: 

    come idea mi sembra ottima, così sarà possibile creare portatili con tanta potenza di calcolo senza farsi frenare dall’eccessivo calore… mi basta che poi non diventi una scusa per non non migliorare il rapporto consumo/prestazioni (come nelle schede video).
    per la questione affidabilità io non mi preoccuperei, basta un po’ di criterio come negli impianti a liquido degli appasionati.
    per la questione corrosione, ma non basta semplicemente evitare il contatto diretto rame-alluminio (con una guarnizione o simile) così da non chiudere il circuito che la innesca?

  • # 20
    sinadex
     scrive: 

    e vorrei aggiungere: ma non ci sono gia dei server raffredati a liquido? no perchè in genere nel mondo server l’affidabilità e tutto… se si fidano a raffreddarli a liquido non vedo perchè nei portatili non si possa fare.

  • # 21
    Simone
     scrive: 

    La Fujitsu ha assorbito al suo interno la joint-venture creata 10 anni (tempo che era stato stabilito dai vertici delle due aziende prima di procedere ad una scelta per il futuro… questo si trovava scritto alcuni mesi fa sul sito ufficiale della casa) fa in collaborazione con Fujitsu, che al di là del mercato EMEA vedeva gli stessi prodotti con il solo marchio Fujitsu già da tempo.

    Personalmente non credo che gli ingeneri della Fujitsu siano sprovveduti, e non credo che presentare un prototipo significhi qualcosa per il mercato… si sperimenta, se le cose poi diventano interessanti e convenienti si passa alla produzione, e questo in tutti i settori industriali.

    Sulle dimensioni della pompa e sui problemi galvanici… non credo abbiano sottovalutato la questione, le giunzioni potrebbero non essere fatte metallo-metallo e già questo darebbe il suo contributo, poi nn si sa nulla se all’interno del condotto è stato depositato un qualche materiale al fine di impedire questo fenomeno, in fin dei conti non devono essere i condotti a scambiare calore, bensì la piastra con il fluido, il fluido con il radiatore, il condotto potrebbe benissimo essere rivestito internamente con qualche materiale apposito, non lo escluderei… le dimensioni della pompa poi non devono ingannare, in strumentazioni scientifiche esistono pompe molto ridotte eppure estremamente affidabili…

  • # 22
    Giacomo
     scrive: 

    Probabilmente per evitare la corrosione galvanica usano un liquido simile al Fluorinert della 3M usato nel venerando Cray “con le bolle”
    http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert
    Per quanto riguarda il miglioramento del raffreddamento di un portatile mi chiedo perché non progettino un sistema di raffreddamento esterno da collegare tramite un piccolo bocchettone nel portatile, ovviamente durante l’uso fisso: l’efficienza di raffreddamento aumenterebbe enormemente, si potrebbero usare processori e schede video molto più potenti.

  • # 23
    flameman
     scrive: 

    posso chiedere una breve spiegazione della problematica della corrosione “corrosione galvanica” ?

    da quanto si legge ho appreso che il problema sia insito in 2 metalli (rame e alluminio) messi a contatto con diversa eletronegativita': e’ per questo motivo che si genera un effetto di “corrosione galvanica” ? Ci sono delle correnti elettriche circolanti nelle zone limitrofe di confine fra i 2 matalli ? E’ questo, ovvero queste correnti superficiali alla barriera, che genera “corrosione” ?
    se si, quale e’ il tempo di erosione ?

    volevo poi mostrare una spinosa questione che mi attanaglia, ovvero le modifiche che una azienda fece ai dissipatori dei powerbook Apple serie G3: in questo caso l’azienda in questione reclamizzo’ l’upgrade della CPU di serie, un G3 ppc750-500Mhz (di SOLI 5-5Watt), con un G4 ppc7410-550Mhz (di 12Watt), realizzando una modifica all’headsink previsto dal progetto originale

    le modifiche consistono in
    1) saldatura di un disco di rame del diametro di 400mm, e spessore 50mm, posto direttamente a contatto con il core cpu (tramite un sottilissimo strato di pasta termica, si spera, elettricamente NON conduttiva)
    2) incastro in coda dell’headsink di una lamella in rame delle spessore di 50mm

    allego foto http://www.webalice.it/devilcoder/scudo-termico-2.jpg in cui pero’ il punto 2 e’ stato rimpiazzato da una “slitta termica” in rame (quindi immaginate al suo posto semplicemnte un lamierino PIENO di rame)

    faccio anche notare, dato la scarsa qualita’ della foto, che fra il “disco di rame” e la coda dell’headsink vi e’ una “slitta termica”, un cilindro di alluminio in cui all’interno (si ne ho aperto uno) vi sono micro-fili di rame immersi in qualcosa che ad occhio sembra molto simile al metallo licquido, da quanto ho capito (ovvero qualcosa il cui scopo sia trasportare egreggiamente il calore dal disco di rame verso il periferico, dover dovrebbe in qualche modo essere dissipato in aria)

    ma quale e’ la funzione del lamierino di rame posto in coda al punto 2 ? perche’ apple non lo prevedeva e la modifica al progetto invece si ?

    essendo rame a contatto con alluminio, vi e’ anche in questo caso corrosione galvanica ?

  • # 24
    flameman
     scrive: 

    c’e’ + nessuno ?

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