| 0 |
|
Розсіювана потужність у новітніх чипах AI-прискорювачів перевищила 1 кВт й збільшується з кожним наступним поколінням, при цьому з'являються нові теплові опори та вимоги до просторових змін температури через гетерогенну інтеграцію. Водночас конструкція системи охолодження залишається значною мірою однорідною і використовує переважно прямі канали або масиви ребер, що не враховують особливості чипа. Оскільки оператори дата-центрів прагнуть підвищити температуру охолоджувальної рідини в ЦОДах, щоб знизити споживання електроенергії та води, необхідно вилучати більше енергії з дедалі більш складних чипів зі зменшеним перепадом температур між злютом та охолоджувальною рідиною. Таким чином, охолодження стає основним фактором, що впливає як на продуктивність чипів, так і на ефективність центрів обробки даних.
Мікрофлюїдне охолодження, за якого охолоджувальна рідина тече безпосередньо каналами, вбудованими в кремнієвий чип, було запропоновано командою дослідників на чолі з Ремко ван Єрпом (Remco van Erp) з компанії Corintis як кандидата для подолання обмежень продуктивності стандартних холодних пластин, оскільки воно спрямоване на мінімізацію теплового опору завдяки усуненню інтерфейсів між чипом і охолоджувальною рідиною. Крім того, тісний зв'язок між джерелом тепла та охолодженням у поєднанні з розвиненими методами мікрофабрикації на основі кремнію забезпечує більшу свободу проєктування охолоджувальних структур, ніж прямі канали та ребра. Однак, хоча попередні демонстрації мікрофлюїдного охолодження на функціональних інтегральних схемах показали здійсненність такої інтеграції охолодження, вони страждали від високих перепадів тиску, великих градієнтів температури та локалізованих гарячих точок, на додачу до проблем пакування та інтеграції.
В опублікованій у журналі Nature Portfolio статті дослідники показали, що просторовий розподіл потужності на рівні чипа є джерелом цих невідповідностей, і що оптимізація топології мікрофлюїдів може одночасно розв'язати проблеми температури та перепаду тиску під час мікрофлюїдного охолодження, створюючи ієрархічну мережу каналів, які балансують теплопередачу та перепад тиску, імітуючи артерії, вени та капіляри в кровоносній системі. Згідно з досягнутими результатами показано, що використання мікрофлюїдної архітектури охолодження, що враховує особливості мікросхем, дає змогу знизити температуру в гарячій точці на функціональних процесорах до 18⁰C або зменшити перепад тиску на понад 67%, порівняно з канонічним дизайном штирьових ребер. Крім того, продемонстровано триразове зниження розкиду температури ядра порівняно з неоптимізованими конструкціями, а також спостерігалося, що середній тепловий опір можна знизити на 55%, порівняно зі стандартним охолодженням за допомогою холодних пластин.
Ці результати підтверджують, що включення мікрофлюїдного охолодження як невіддільної частини процесу проєктування чипів може бути життєздатним шляхом для подальшого розширення дорожньої карти кремнієвих CMOS-чипів з рівнями потужності, що зростають, одночасно розв'язуючи проблеми стійкості в масштабах центру обробки даних.
Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD
| 0 |
|
