COMPUTING
ΕΡΕΥΝΗΤΕΣ ΨΥΧΟΥΝ ΜΙΚΡΟΤΣΙΠ ΜΕ ΝΕΡΟ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΠΥΡΙΤΙΟ!
Περιεχόμενα
0

ΕΡΕΥΝΗΤΕΣ ΨΥΧΟΥΝ ΜΙΚΡΟΤΣΙΠ ΜΕ ΝΕΡΟ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΠΥΡΙΤΙΟ!

από Ηλίας Τσιλιβίγκος14 Οκτωβρίου 2015

Οι ερευνητές του Georgia Institute of Technology ανέπτυξαν την ιδέα της υδρόψυξης επί του πυριτίου, επιτυγχάνοντας με αυτό τον τρόπο δραματική μείωση της θερμοκρασίας!

Η υδρόψυξη δεν είναι κάτι καινούργιο στην πληροφορική. Το νερό έχει τεράστια θερμοχωρητικότητα σε σχέση με τον αέρα, ενώ – με κατάλληλη προσοχή – είναι σχετικά ακίνδυνο. Θυμηθείτε, το απεσταγμένο νερό είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού.
Μέχρι τώρα, η λύση για την ψύξη κυκλωμάτων ήταν οι ψύκτρες – συνήθως από αλουμίνιο – συνδυασμένες με κάποιον ανεμιστήρα, ενώ την τελευταία δεκαετία έχουν κάνει την εμφάνισή τους πιο αποοδοτικές διατάξεις, όπως οι ψύκτρες με heatpipes.
Το πρόβλημα σε όλα αυτά, όμως, είναι τα στρώματα μετάλλου μεταξύ του ίδιου του τσιπ, στο εσωτερικό της συσκευασίας που αγοράζουμε ως “επεξεργαστή”, ο οποίος πλέον διαθέτει το γνωστό “heatspreader”, το μεταλλικό ‘καπάκι’ το οποίο σφραγίζει το πλακίδιο πυριτίου από εξωγενείς παράγοντες, ενώ και η ψύκτρα αποτελεί ακόμη ένα κομμάτι μετάλλου – είτε αυτή είναι ψύκτρα αέρα είτε block για υδρόψυξη. Όλα αυτά τα αλλεπάλληλα στρώματα χωρίζονται από επίπεδα επαφής, τα οποία συνήθως συμπληρώνουμε με τη γνωστή θερμοαγώγιμη ‘αλοιφή’, αλλά και πάλι η μεταφορά θερμότητας διαμέσου τριών, τεσσάρων ή και περισσοτέρων στρωμάτων απέχει μακράν από το ιδανικό.

Οι ερευνητές του GT, όμως, σκέφτηκαν έναν τρόπο να εξαλείψουν όλα αυτά τα ενδιάμεσα στρώματα, και να φέρουν σε απ’ ευθείας επαφή το πυρίτιο με το ίδιο το νερό! Το αποτέλεσμα; Βελτίωση της ψύξης κατά 60% σε σχέση με μια ψύκτρα αέρα!

Προφανώς, δεν πήραν απλά έναν επεξεργαστή και τον έβαλαν σε νερό, όμως. Το ‘πειραματόζωό’ τους, ένα FPGA τσιπ της Altera, λιθογραφίας 28 νανομέτρων, στο πυρίτιο του οποίου, αφού προηγουμένως είχαν αφαιρέσει την ενσωματωμένη ψύκτρα και το heatspreader, χάραξαν διόδους ψύξης αφήνοντας μικροσκοπικούς κυλίνδρους πυριτίου, διαμέτρου περίπου 100 μικρομέτρων, για την αύξηση της μεταφοράς θερμότητας,. Έπειτα, τοποθέτησαν ένα στρώμα πυριτίου πάνω από τις μικροδιόδους και σε αυτό έβαλαν τις συνδέσεις παροχής και αποχέτευσης του νερού.

Στις δοκιμές – μεταξύ αυτών και μια για απεσταλμένους της DARPA, της υπηρεσίας προηγμένων ερευνών του υπουργείου αμύνης των ΗΠΑ – με θερμοκρασία εισόδου περίπου 20°C και ροή 147ml/min, τα υδρόψυκτα τσιπ λειτουργούσαν σε λιγότερο από 24°C, ενώ τα πανομοιότυπα τσιπ με ψύξη αέρα στους 60°C.

Μάλιστα, η ίδια ερευνητική ομάδα, σε διαφορετικό project κατάφερε και υλοποίησε ‘vias’ (κάθετες διόδους) χαλκού εντός των προαναφερθέντων μικροκυλίνδρων ψύξης, τα οποία μάλιστα επέδειξαν μειωμένο capacitance (πυκνωτική χωρητικότητα).

Οι ίδιοι οι ερευνητές πιστεύουν – και μάλλον έχουν δίκιο – πως η μέθοδος αυτή είναι ιδανική για την ψύξη επεξεργαστών και ανάλογων κυκλωμάτων, τα οποία πλέον μπορούν να κατασκευάζονται συνδέοντας πολλά dies το ένα πάνω στο άλλο (die stacking), κάτι που μέχρι τώρα δεν είναι δυνατόν για κυκλώματα υψηλής απόδοσης που εκλύουν μεγάλα ποσά θερμότητας, διότι δεν υπάρχει τρόπος απαγωγής της θερμότητας από τα ενδιάμεσα στρώματα.
Έχοντας νερό να κυλά ανάμεσά τους, η ψύξη τέτοιων πολυ-στρωματικών τσιπ θα είναι απλή υπόθεση.
Βέβαια, θα θέλαμε να δούμε αν όντως αυτή (ή κάποια ανάλογη) τεχνολογία θα περάσει σε καταναλωτικά μικροτσίπ, αλλά σίγουρα η υιοθεσία του για servers και supercomputers, όπου το περιβάλλον λειτουργίας είναι απόλυτα ελεγχόμενο, είναι εγγυημένη!

Αφήστε μια απάντηση