IBM разработала новую технологию охлаждения

Специалисты исследовательской лаборатории корпорации IBM совместно с немецкими исследователями из Института Фраунгофера разработали новую технологию охлаждения, которая в перспективе, возможно, будет использоваться для отвода тепла от многослойных компьютерных микрочипов.

В современных компьютерных системах вычислительные ядра и, например, микросхемы памяти располагаются на кремниевой подложке рядом друг с другом. Разместив эти элементы один над другим, теоретически можно многократно повысить производительность за счет увеличения количества и сокращения длины соединений, по которым передается информация.

Однако многослойные трехмерные чипы будут генерировать очень много тепла, а традиционные системы охлаждения, основанные на использовании комбинации вентилятора и радиатора, в данном случае перестанут обеспечивать необходимую эффективность.

В прошлом году корпорация IBM предложила технологию производства «слоеных» чипов, позволяющую почти в 1000 раз сократить расстояние, которое необходимо преодолевать информации в микросхеме, а также позволяет реализовать в 100 раз больше каналов для обмена данными по сравнению с двухмерными чипами.

Совокупное тепловыделение трехмерного чипа площадью 4 см2 и толщиной около 1 мм приближается к одному киловатту, что в 10 раз превышает тепловыделение электрической плитки.

Суть методики, разработанной инженерами IBM и немецкими учеными, сводится к внедрению в структуру многослойного микрочипа системы микроскопических капилляров, заполненных водой. Капилляры по толщине будут сравнимы с человеческим волосом (50 микрон), а изолировать их от других компонентов 3D-микросхемы предлагается при помощи кремниевых стенок и слоя диоксида кремния. Проходя между слоями чипа, тончайшие трубочки с водой будут забирать тепло, обеспечивая тем самым эффективное охлаждение.

При проведении экспериментов ученые пропускали воду через испытательный образец размером 1 х 1 см, который состоял из двух пластин (источников тепла) с размещенным между ними охлаждающим слоем. Этот слой имел размеры всего около 100 микронов в высоту и 10 тыс. вертикальных межсоединений на один см2.

Созданную систему охлаждения ученые сравнивают с человеческим мозгом, в пространстве которого миллионы нейронов для передачи сигналов пересекаются с десятками тысяч кровеносных сосудов для охлаждения и энергоснабжения, не влияя друг на друга.

Создание отдельных слоев было достигнуто при использовании существующих методов производства, за исключением дополнительных операций, связанных с формированием отверстий для передачи сигналов между слоями.

Ожидается, что первые многослойные микрочипы с водяным охлаждением появятся через пять-десять лет. Применяться они, по всей видимости, будут в мощных вычислительных центрах и суперкомпьютерных комплексах.



По материалам:
ibm.com
3dnews.ru
compulenta.ru