Collaborative Research: Energy Efficient Thermal Design of Heterogeneous System with Active Cooling

合作研究:主动冷却异构系统节能热设计

基本信息

  • 批准号:
    1028667
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-09-01 至 2014-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research is to make major advances in the energy-efficient thermal design of heterogeneous systems by enabling thermo-electric-based active cooling for efficient control of on-chip thermal field to manage and eliminate hotspots and minimize spatiotemporal thermal gradients. The approach is centered on a holistic modeling and 3D simulation framework that strongly couples the sensor design, dynamic control principles, thermo-fluidics model, and device optimization model. Intellectual Merit: The research integrates techniques from electronic devices, thermal physics, and solid state cooling for the development of a physics-based integrated 3D framework. This integrated framework will develop distributed sensor-driven, real-time feedback methods to activate on demand active cooling on chip and establish guiding principles for eliminating the bottlenecks of active cooling in 3D heterogeneous system. The research will lead to optimized thermoelectric device properties and develop system-level sensing and control principles for enabling efficient active cooling in a heterogeneous system.Broader Impacts: The sensing and control methods for active cooling on chip and assisted device optimization methods are expected to have a transformative impact on the development of energy-efficient electronic systems and software tool chains. The research will integrate education through graduate course development and preparation of a model tutorial on 'Hot spot management,' which will be posted on nanoHUB.org. Undergraduate students will be advised through the Summer Undergraduate Research Fellowship program and the Discovery Park Undergraduate Research Internship program. Participation in Facilitating Academic Careers in Engineering and Science for African-American students and Summer Undergraduate Research Experience for minorities will facilitate involvement of underrepresented minorities in the research program.
这项研究的目的是通过基于热电的主动冷却来有效控制片上热场,从而管理和消除热点并最小化时空热梯度,从而在异构系统的节能热设计方面取得重大进展。该方法以整体建模和 3D 仿真框架为中心,将传感器设计、动态控制原理、热流体模型和设备优化模型紧密耦合在一起。智力优势:该研究集成了电子设备、热物理和固态冷却技术,用于开发基于物理的集成 3D 框架。 该集成框架将开发分布式传感器驱动的实时反馈方法,以按需激活芯片上的主动冷却,并建立消除 3D 异构系统中主动冷却瓶颈的指导原则。该研究将优化热电器件性能,并开发系统级传感和控制原理,以在异构系统中实现高效主动冷却。更广泛的影响:芯片上主动冷却的传感和控制方法以及辅助器件优化方法预计将对节能电子系统和软件工具链的开发产生变革性影响。该研究将通过研究生课程开发和“热点管理”模型教程的准备来整合教育,该教程将发布在 nanoHUB.org 上。 本科生将通过暑期本科生研究奖学金计划和探索公园本科生研究实习计划获得建议。参与促进非裔美国学生在工程和科学领域的学术职业以及为少数族裔提供暑期本科生研究经验将有助于代表性不足的少数族裔参与研究计划。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 16.5万
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    Standard Grant
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知道了