Человеческая анатомия предлагает многообещающий способ охлаждения чипсов

Ускорители для работы с искусственным интеллектом быстро увеличивали рассеяние чипов до 500 Вт и более, что создает дополнительные проблемы для архитектуры и рассеяние тепла на компьютерных платформах. Классические ребристые радиаторы и радиаторы с прямым каналом для перекачки охлаждающего агента больше не могут справляться с задачей рассеивания тепла.

Необходимы революционные решения, которые могут удивительно найти его в живой природе и даже в человеческом теле.

В последние годы индустрия усердно экспериментировала с охлаждением микроканала, встроенном непосредственно в кремний, и обнаружила, что она была многообещающей, но проблематичной. Прокачивая охлаждающий агент через микрохалы в непосредственной близости от рабочего кристалла, эффективность рассеивания тепла может быть фактически улучшена. Этот подход также устраняет необходимость в переходных элементах между чипом и системой охлаждения, снижая теплостойкость и увеличение скорости рассеивания тепла. Тем не менее, эксперименты показывают, что существуют проблемы с падением давления в системе распределения охлаждающих агентов, что приводит к перегревам точек и подпрыгивания температуры.

Группа ученых из нескольких компаний, в том числе специалистов по Microsoft, изучила возможность создания микрохалов в кремнии, которые имитируют иерархическую структуру кровеносных сосудов человека.

Как известно, система кровообращения не только питает тело, но и участвует в терморегуляции. Эксперименты показывают, что такой подход к прохладным кремниевым чипам дает отличные результаты.

Более того, изначально кремниевые чипы могут быть разработаны с уникальной структурой «артерий, вен, сосудов и капилляров», которая позволит более эффективному охлаждению областей с высокой тепловой обработкой и не будет перегружать систему охлаждения менее занятыми областями. Это поможет сбалансировать рассеяние тепла и повысить надежность процессоров.

Ученые показали, что имитация системы кровообращения в кремниевых чипах снижает температуру в самых горячих частях процессора на 18 ° C, а также снижает давление в системе охлаждения более чем на 67%, что уменьшает нагрузку на насосы и увеличивает срок службы системы. Кроме того, сообщалось о трехкратном снижении температурных различий между ядрами процессора по сравнению с традиционными методами охлаждения.

Основываясь на полученных данных, исследователи приходят к выводу, что классическая технология чипов CMOS позволяет увеличивать вычислительную мощность, сохраняя при этом перегрев в приемлемых пределах.