Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

ICECool - nowy system chłodzenia układów scalonych opracowany w DARPA

ghost666 03 Wrz 2017 15:55 1377 1
  • ICECool - nowy system chłodzenia układów scalonych opracowany w DARPA
    Amerykańska agencja DARPa, zajmująca się między innymi wojskowymi, zaawansowanymi projektami technologicznymi zaprezentowała system ICECool - system wewnętrznego chłodzenia układów scalonych, opracowany wspólnie z firmą IBM i Georgia Institute of Technology. Technologia ta dedykowana jest do chłodzenia układów scalonych produkowanych w technologii 3D i opiera się na wykorzystaniu nieprzewodzącej cieczy do chłodzenia wnętrza układu scalonego.

    Jak mówią naukowcy zaangażowani w ten projekt, system tego typu powinien pozwolić na zmniejszenie kosztów chłodzenia, ponieważ nawet największe i najbardziej złożone CPU będą mogły być chłodzone zewnętrznie chłodzoną cieczą, która płynąć będzie mogła przez mikro kanaliki w układzie scalonym. Dzięki temu każdy układ w stosie 3D systemu będzie mógł być tak samo dobrze chłodzony, niezależnie od grubości stosu.

    "Nasz prototyp w którym testowaliśmy system chłodzenia, składał się z ośmiu rdzeni CPU Power7. Na tylnej stronie każdego z CPU wytrawiono kanaliki, którymi płynęła ciecz chłodząca w układzie. System ten porównywaliśmy z analogicznym układem, ale chłodzonym powietrzem" komentował Tim Chainer z laboratorium IBMa imienia Thomasa J. Watsona.

    "Rezultat porównania był jasny. Temperatura złącz w układzie chłodzonym cieczą była niższa o 25 stopni Celsjusza a jednocześnie układ ten zużywał o 7% mniej energii, a sama infrastruktura chłodząca była o wiele prostsza. Dzięki temu możliwe będzie dalsze skalowanie układów zgodnie z prawem Moora, gdyż możliwe będzie budowanie stosów 3D o dowolnej wysokości" dodaje Chainer, którego prace, wraz z pracami personelu laboratoriów IBMa w Zurychu pozwoliły na opracowanie nowej technologii chłodzenia.

    ICECool - nowy system chłodzenia układów scalonych opracowany w DARPA


    Chainer mówiąc o dalszych perspektywach rozwoju systemów komputerowych wskazał na sytuację z przeszłości, gdy bariera przy 5 GHz pokonana została nie zwiększaniem częstotliwości zegara a dodaniem kolejnych rdzeni. Procesory wielordzeniowe, niezwykle popularne od kilku lat, pozwoliły na pokonanie ograniczeń w rozwoju komputerów. Teraz, gdy możliwe jest wydajne chłodzenie układów 3D, możliwe jest skalowanie systemów wielordzeniowych w ten sposób. Stosy rdzeni pozwolą na pokonanie - kolejny raz - ograniczeń technologicznych, dzięki chłodzeniu dielektryczną cieczą.





    ICECool - nowy system chłodzenia układów scalonych opracowany w DARPA


    System chłodzenia układów 3D jest bardzo prosty. Niewielkimi kanalikami pomiędzy układami płynie ciecz, która wrze i w ten sposób przejmuje energię układów chłodząc je. Układy o grubości 50 mikronów znajdują się około 100 mikronów od siebie. Poszczególne warstwy w stosie 3D połączone są ze sobą metalizowanymi przelotkami, poprzez kanały dla cieczy chłodzącej. Dzięki temu, że wykorzystano dielektryczną ciecz, nie jest to problem. Nie można tutaj wykorzystać wody, gdyż ona zwierałaby poszczególne przelotki.

    Jak mówi Chainer "żyjemy w bardzo ekscytujących czasach, jeśli chodzi o innowacje w zakresie komputerów. Wszystko dzięki pomysłowości inżynierów, którzy robią wszystko, aby umożliwić systemom komputerowym rozwój w rytm Prawa Moora, które jeszcze do niedawna wydawało się niepodważalne.

    ICECool - nowy system chłodzenia układów scalonych opracowany w DARPA


    IBM już jakiś czas temu, wprowadzając chłodzenie wodne, wyeliminował konieczność budowania systemów klimatyzacyjnych w serwerowniach. Jednakże teraz, kolejnym krokiem jest ICECool, które eliminuje kolejne elementy systemu chłodzenia, takie jak chillery czy wieże chłodzące. Teraz, dzięki wykorzystaniu nowatorskiej, dielektrycznej cieczy do chłodzenia układów, wystarczy zaledwie skraplarka.

    Podczas projektowania opisywanego systemu naukowcy z IBMa przetestowali wiele czynników chłodzących, zanim uznali za najlepszy Solstice R-1234ze, produkowany przez Honeywell International Inc. Został on wybrany z uwagi na fakt, że w temperaturze pokojowej jest cieczą, a jego temperatura wrzenia jest na poziomie temperatur osiąganych przez typowe procesory - około 85°C.

    Dzięki temu, że czynnik chłodzący jest w temperaturze pokojowej cieczą, to do jego skroplenia nie jest potrzebny kompresor. W skraplarce Solstice R-1234ze jest po prostu chłodzony w miedzianej wężownicy, a po skropleniu jest pompowany z powrotem do układów scalonych.

    Kolejną zaletą czynnika Honeywella jest fakt, że jest dielektrykiem. Dzięki temu można bez problemu wpompowywać go pomiędzy dwie nieizolowane struktury krzemowe i prowadzić przez kanały chłodzące metalizacje przelotek łączących ze sobą warstwy układów scalonych.

    Czynnik ten wykorzystać można na wiele sposobów. Możliwe jest przepuszczanie go kanalikami chłodzącymi w strukturze pojedynczego układu czy całej struktury 3D, zanurzanie w nim układów etc. Dzięki temu chłodzić on może niezwykle kompaktowe układy, jak opisane powyżej struktury o grubości 50 mikronów. Czynnik jest wpompowywany z jednej strony w układ poprzez dedykowany nypel, a z drugiej strony układu odbierane są pary czynnika, który jest zewnętrznie chłodzony i pompowany ponownie do stosu 3D.

    "Spodziewamy się, że Honeywell, 3M i inny producenci przyjaznych dla środowiska czynników chłodzących rozpoczną opracowywanie i produkcję czynników stworzonych specjalnie dla przemysłu półprzewodnikowego. Póki co Solstice R-1234ze jest najlepszym czynnikiem jaki znaleźliśmy" dodaje Chainer.

    IBM i współpracujący z nim Georgia Tech, skupili się w ramach programu ICECool na wysokowydajnych komercyjnych systemach serwerowych. Z kolei Raytheon i Boeing opracowują podobną technologię do zastosowania w chłodzeniu systemów radarowych i innych systemów wysokiej częstotliwości, zwłaszcza do zastosowań obronnych.

    Program DARPA zajął około czterech lat. IBM i Raytheon właśnie rozpoczynają badania dotyczące tego rodzaju chłodzenia. Można się spodziewać że tego typu układy chłodzone cieczą pojawią się na rynku komercyjnym jak i w zastosowaniach militarnych już w roku 2018.

    Chainer i współpracownicy opisali stworzony przez siebie system w artykule naukowym pod tytułem "Poprawa wydajności energetycznej data center poprzez wykorzystanie zaawansowanych systemów zarządzania odprowadzania ciepła". Przedstawiciele IBMa prezentowali także system na dorocznym sympozjum IEEC, które odbyło się w Niskayna w stanie Nowy Jork oraz prezentować go będą w listopadzie na targach SuperComputing 2017 w Denver.

    Źródło: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1332227&

  • #2 03 Wrz 2017 19:19
    pvalue
    Poziom 2  

    układ 3D ? to chyba klasyczne Tiramisu. Trzymam kciuki