| 0 |
|
За повідомленням Національної лабораторії Sandia, вона уклала угоду про спільні дослідження і розробки з компанією Maxwell Labs з Міннесоти та Університетом Нью-Мексико для демонстрації лазерного фотонного охолодження комп'ютерних чіпів. Компанія є піонером у розробці нової технології, що дає змогу регулювати температуру чипів, значно знизити енергоспоживання і підвищити ефективність звичайних повітряних і водяних систем.
«Близько 30%-40% енергії, яку споживають дата-центри, витрачається на охолодження», - каже Рактім Сарма (Raktim Sarma), провідний фізик Sandia в цьому проєкті. Він додав, що в деяких населених пунктах кількість необхідної води може призвести до перевантаження місцевих ресурсів.
Експериментальні компоненти мікрочипів Maxwell можуть принести полегшення в індустрію центрів обробки даних, де витрати на електроенергію стають дедалі серйознішою проблемою.
«Успішний проєкт не тільки розв'яже нагальну проблему економії енергії, а й відкриє шлях до того, щоб процесори працювали на рівні продуктивності, який раніше вважали неможливим», - каже співзасновник і директор із розвитку компанії Maxwell Майк Карпе (Mike Karpe).
Багато дослідників, включно з Рактімом Сармою, вивчають фотонні технології - пристрої, що використовують світло для виконання таких завдань, як обробка даних, зв'язок і національна безпека. Порівняно з електронікою, фотоніка може бути більш швидкою та енергоефективною. Але Сарма і його команда вважають, що це перший випадок, коли хтось намагається використовувати фотоніку для охолодження комп'ютерів.
Хоча лазери більше відомі тим, що нагрівають предмети, наприклад, під час лазерного зварювання, гравіювання та 3D-друку, вони також можуть охолоджувати за певних умов. Це відбувається, коли певна частота світла збігається з дуже маленькою і дуже чистою мішенню з певного елемента. Наприклад, у деяких квантових комп'ютерах лазери допомагають утримувати окремі атоми за наднизьких температур.
Рактім Сарма попередив, що лазерна система не зможе охолодити цілий будинок або будь-які сипкі матеріали, але повідомив, що вона може підійти для комп'ютерних чипів, таких як GPU, якщо охолоджувальне світло буде спрямовано на невеликі, локалізовані гарячі точки: «Нам дійсно потрібно охолоджувати лише ділянки розміром у сотні мікрон».
Генеральний директор Maxwell Джейкоб Балма (Jacob Balma) каже, що його компанія прагне зробити саме це. Ідея полягає в тому, щоб використовувати фотонну холодну пластину для заміни або доповнення систем охолодження на основі води і повітря, що також дає змогу переробляти отримане тепло у вигляді світла та перетворювати його назад на електрику.
У деяких сучасних системах холодна вода тече мікроскопічними каналами в мідних пластинах, розташованих над чипом, щоб вбирати тепло. Холодна пластина від Maxwell буде світловим варіантом, створеним із матеріалів і мікроскопічних елементів розміром приблизно в тисячу разів меншим за товщину людської волосини, - які спрямовують охолоджувальне лазерне світло на локалізовані гарячі точки.
За словами Джейкоба Бальма, моделі його компанії показують, що система охолодження на основі лазера може зберігати чіпи холоднішими, ніж системи на основі води: «Це дасть змогу використовувати нові парадигми відновлення енергії, недоступні при використанні традиційних технологій охолодження».
Якщо моделі виявляться точними, новий спосіб охолодження дасть змогу чипам працювати інтенсивніше, не перегріваючись, покращуючи їхню загальну продуктивність та енергоефективність одночасно.
«Унікальна здатність світла спрямовувати та контролювати локалізований нагрів у просторі та на оптичних часових масштабах для цих пристроїв відкриває обмеження теплового дизайну, які є настільки фундаментальними для проєктування чипів, що важко припустити, що архітектори чипів будуть із цим робити - але я вірю, що це фундаментально змінить типи проблем, які ми можемо розв'язувати за допомогою комп'ютерів», - наголосив Джейкоб Бальма.
Головний технічний директор і співзасновник компанії Maxwell Алехандро Родрігес (Alejandro Rodriguez), професор Принстонського університету, раніше співпрацював із Сармою з Sandia в розробці аналогічних нанофотонних структур для інших застосувань.
«Під час цієї співпраці мені стало зрозуміло, що доктор Сарма і Sandia Labs - одні з небагатьох партнерів, що володіють баченням і технічними можливостями для розв'язання міждисциплінарних і новаторських завдань у сфері матеріалів, електроніки та фотоніки в рамках цього проєкту», - сказав Родрігес.
Sandia Labs принесла у співпрацю досвід роботи з арсенідом галію. Це напівпровідник, подібний до кремнію, і він становить більшу частину конструкції холодної пластини Maxwell.
Оскільки лазерне випромінювання нагріває домішки, зводячи нанівець будь-який охолоджувальний ефект, для роботи холодної пластини необхідні дуже чисті, тонкі шари кристалічного арсеніду галію, також відомі як епітаксіальні шари.
Sandia Labs має довгу історію виробництва високоякісних напівпровідників, як джерело мікросхем для ядерного запасу країни. Вона також спільно з Лос-Аламоською національною лабораторією управляє Центром інтегрованих нанотехнологій, який є користувацьким центром Управління з науки Міністерства енергетики. Сарма і Садвікас Аддаман (Sadhvikas Addamane) з Sandia Labs, обидва вчені CINT, використовуватимуть техніку під назвою молекулярно-променева епітаксія для вирощування пластин і створення пристроїв.
«У MBE ми використовуємо джерела надвисокої чистоти, можемо контролювати товщину матеріалів із точністю менше ніж один атомний шар і вирощуємо шари в надвисокому вакуумі», - повідомив Аддаман.
У рамках нової дослідницької угоди Maxwell Labs розробить технічні проєкти, Sandia створить пристрої, а UNM проаналізує їхні теплові характеристики. Такі угоди, відомі як CRADA, сприяють взаємовигідному партнерству, щоб сприяти передовим дослідженням і розробкам, спрямованим на комерціалізацію. У 2024 фінансовому році Sandia Labs уклала 72 нові угоди CRADA, що є другим за величиною показником за її 75-річну історію.
Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD
| 0 |
|
