Microsoft против законов физики: новое охлаждение чипов обещает снизить температуру на 65%

По мере того как процессоры для центров обработки данных нагреваются всё сильнее, компании изобретают всё более креативные способы их охлаждения. Сообщается, что Nvidia и её партнёры экспериментируют с новыми охлаждающими пластинами и иммерсионным охлаждением для графических процессоров нового поколения, предназначенных для искусственного интеллекта. Microsoft предлагает вытравливать микрофлюидные каналы на обратной стороне настоящего чипа, чтобы снизить его пиковую температуру на 65%, что в три раза эффективнее, чем охлаждающие пластины.

Компания Microsoft заявляет, что разработала систему охлаждения, которая направляет жидкость непосредственно в микроканалы, вытравленные на обратной стороне кремниевого кристалла, чтобы подвести охлаждающую жидкость к сильно нагревающимся участкам внутри чипа. Течение жидкости внутри чипа значительно снижает эффективность всей системы, поскольку жидкость может почти «касаться» горячих точек внутри процессора, в то время как при более традиционном жидкостном охлаждении или даже погружном охлаждении тепло отводится на несколько слоёв от охлаждающей жидкости.

Видео от DGL.RU

Чтобы оптимизировать тепловую маршрутизацию, Microsoft сотрудничала со швейцарским стартапом Corintis, который использовал искусственный интеллект для оптимизации геометрии каналов. Вместо простых прямых линий в окончательной схеме используются природные узоры, такие как прожилки на листьях или крылья бабочек, для более эффективного направления жидкости. Кроме того, микроканалы должны быть достаточно маленькими, чтобы эффективно функционировать, но не настолько глубокими, чтобы ослаблять кремний и подвергать его риску механического повреждения.

Однако травление микроканалов для жидкости можно проводить только на отдельном этапе производства чипа, что означает дополнительные шаги и затраты. В качестве альтернативы Microsoft предлагает отдельно производить микрофлюидную структуру для теплообмена и охлаждать с её помощью один или два чипа, согласно патенту. Для такой интеграции требуются новые методы упаковки, чтобы предотвратить утечку охлаждающей жидкости и обеспечить долговечность.

К настоящему моменту компания Майкрософт нашла подходящую охлаждающую жидкость, разработала точные методы травления и смогла внедрить их в производство чипов. Таким образом, Microsoft считает, что её технология готова к полномасштабному производству в рамках конвейера разработки чипов Microsoft. Сторонние клиенты могут получить лицензию на эту технологию у Microsoft Technology Licensing, LLC.

«Микрофлюидика позволит создавать более компактные устройства с большей мощностью, которые будут обладать функциями, важными для клиентов, и обеспечивать более высокую производительность при меньшем занимаемом пространстве», — сказала Джуди Прист, корпоративный вице-президент и технический директор по облачным операциям и инновациям в Microsoft. «Но нам нужно было доказать, что технология и конструкция работают, и следующим шагом для меня было тестирование надежности».

Корпорация Microsoft тестирует систему охлаждения на серверах, на которых моделируются рабочие нагрузки Teams. Это позволяет более эффективно справляться с неравномерными тепловыми нагрузками на многие сервисы, обеспечивая более высокую пиковую производительность, что помогает сократить количество серверов, которые простаивают, когда не используются во время пиковых нагрузок, обычно приходящихся на час или полчаса.

Лабораторные испытания показали, что эта новая технология может снизить пиковую температуру кремния на 65 % в зависимости от конкретного чипа и условий использования. По сравнению с холодными пластинами эффективность охлаждения увеличилась в три раза в зависимости от рабочей нагрузки и настроек. Этот метод также позволяет охлаждать устройства без использования сверхнизких температур охлаждающей жидкости, что экономит энергию, необходимую для охлаждения, как отметили в Microsoft.

Microsoft уже много лет экспериментирует с технологией жидкостного охлаждения с помощью микрофлюидных каналов и представила первый прототип в 2022 году, так что к настоящему времени у компании накопился большой лабораторный опыт в этой области. Однако Microsoft — не единственная компания, разрабатывающая методы создания встроенных каналов для охлаждающей жидкости внутри чипа или корпуса чипа. IBM также имеет соответствующие патенты.

Как собрать ПК для Microsoft Flight Simulator? Полный гайд