IBM розробила нову технологію охолоджування

Фахівці дослідницької лабораторії корпорації IBM спільно з німецькими дослідниками з Інституту Фраунгофера розробили нову технологію охолоджування, яка в перспективі, можливо, використовуватиметься для відведення тепла від багатошарових комп'ютерних мікрочіпів.

У сучасних комп'ютерних системах обчислювальні ядра і, наприклад, мікросхеми пам'яті розташовуються на кремнієвій підкладці поряд один з одним. Розмістивши ці елементи один над іншим, теоретично можна в багато разів підвищити продуктивність за рахунок збільшення кількості та скорочення довжини з'єднань, якими передається інформація.

Проте багатошарові тривимірні чіпи генеруватимуть дуже багато тепла, а традиційні системи охолоджування, засновані на використанні комбінації вентилятора і радіатора, в цьому випадку перестануть забезпечувати необхідну ефективність.

Минулого року корпорація IBM запропонувала технологію виробництва «листкових» чіпів, що дозволяє майже в 1000 разів скоротити відстань, яку необхідно долати інформації в мікросхемі, а також дозволяє реалізувати в 100 разів більше каналів для обміну даними в порівнянні з двомірними чіпами.

Сукупне тепловиділення тривимірного чіпа площею 4 см2 і товщиною близько 1 мм наближається до одного кіловата, що в 10 разів перевищує тепловиділення електричної плитки.

Суть методики, розробленої інженерами IBM і німецькими вченими, зводиться до впровадження у структуру багатошарового мікрочіпа системи мікроскопічних капілярів, заповнених водою. Капіляри за товщиною будуть порівняні з людською волосиною (50 мікрон), а ізолювати їх від інших компонентів 3D-мікросхеми пропонується за допомогою кремнієвих стінок і шару діоксиду кремнію. Проходячи між шарами чіпа, найтонші трубочки з водою забиратимуть тепло, забезпечуючи тим самим ефективне охолоджування.

Під час проведення експериментів учені пропускали воду через випробувальний зразок розміром 1 х 1 см, який складався з двох пластин (джерел тепла) із розміщеним між ними охолоджувальним шаром. Цей шар мав розміри всього біля 100 мікрон у висоту і 10 тис. вертикальних сполучень на один см2.

Створену систему охолоджування учені порівнюють з людським мозком, у просторі якого мільйони нейронів для передачі сигналів перетинаються з десятками тисяч кровоносних судин для охолоджування й енергопостачання, не впливаючи один на одного.

Створення окремих шарів було досягнуте при використанні існуючих методів виробництва, за винятком додаткових операцій, пов'язаних із формуванням отворів для передачі сигналів між шарами.

Очікується, що перші багатошарові мікрочіпи з водяним охолоджуванням з'являться через п'ять-десять років. Застосовуватися вони, напевно, будуть у могутніх обчислювальних центрах і суперкомп'ютерних комплексах.



За матеріалами:
ibm.com
3dnews.ru
compulenta.ru