En la Universidad de Binghamton (Nueva York), desarrollaron una nueva tecnología para procesadores de enfriamiento, que eliminará la pasta térmica. El material termoconductor se aplica directamente a la superficie del chip mediante impresión 3D. Según los expertos, su solución puede reducir la temperatura de funcionamiento de los procesadores en los centros de datos en 10 ° C.
Hablemos de la tecnología y hablemos de otros métodos experimentales para enfriar la CPU.
/ foto artística bokeh CC BY-SACómo imprimir "grasa térmica de metal"
Los desarrolladores de la tecnología depositaron una capa delgada de una aleación de metal con alta conductividad térmica en el cristal del procesador y los canales "impresos" para el refrigerante en él utilizando un láser. Para esto, se utilizó el método
selectivo de sinterización por láser .
Una capa de polvo metálico se distribuye uniformemente en la superficie de silicio. Luego se enciende el láser y el haz guiado por los espejos en movimiento fusiona las partículas de acuerdo con el modelo 3D generado. El procedimiento se repite muchas veces: en cada iteración, se forman varias secciones del producto final. La sinterización láser se
realiza en menos de un segundo.
La aleación que se aplica al chip consiste en titanio, estaño y plata. Los dos últimos son necesarios para reducir el punto de fusión del material. Por lo tanto, el metal permanece en estado líquido durante más tiempo, lo que ayuda a evitar la deformación de la capa debido al endurecimiento agudo.
La sinterización selectiva por láser permitió formar una capa de metal mil veces más gruesa que el diámetro de un cabello humano. Esto permite que el refrigerante recoja el exceso de calor directamente del chip y elimina la necesidad de grasa térmica.
¿Qué puede hacer esta tecnología?
Los especialistas lograron obtener una aleación con una
conductividad térmica de 39 W / (m • K), que es siete veces mejor que otros materiales para
interfaces térmicas: grasa térmica o compuestos de polímeros. Esto permitió reducir la temperatura del chip en 10 ° C, en comparación con otros sistemas de enfriamiento.
La nueva tecnología está diseñada para resolver dos problemas: reducir los costos de energía en los centros de datos y extender la vida útil de los procesadores (ya que se sobrecalentarán menos). Según los desarrolladores, la invención reducirá el consumo de energía de los centros de datos globales en un 5% y permitirá que la industria de TI ahorre hasta $ 438 millones anuales.
Hasta ahora, la tecnología se ha probado solo en condiciones de laboratorio y no se sabe cómo funcionará en los centros de datos reales. Sin embargo, en un futuro cercano, los investigadores planean patentar su tecnología y realizar las pruebas necesarias.
¿Quién más está experimentando con el enfriamiento de chips?
No solo en la Universidad de Binghamton estamos trabajando en tecnologías de enfriamiento de chips. Sus colegas de la Universidad de California sintetizaron por primera vez cristales de arseniuro de boro ultrapuros con alta conductividad térmica. El valor obtenido fue cercano a 1300 W / (m • K), mientras que para el diamante (que se considera uno de los campeones en conductividad térmica), es de 1000 W / (m • K).
La nueva tecnología creará sistemas eficientes de disipación de calor en electrónica y fotónica. Sin embargo, para esto es necesario resolver una serie de problemas. Es difícil obtener arseniuro de boro a escala industrial: a menudo
surgen defectos en la síntesis de cristales y se usan compuestos de arsénico tóxico en la producción del material.
Investigadores de la Universidad de California también están trabajando para resolver el problema de la disipación de calor de los procesadores.
Sugirieron cambiar la estructura del chip en sí. La idea es crear una estructura de cristal de silicio en la que los fonones (cuasipartículas que transfieren calor) transfieran calor a la velocidad máxima.
Su tecnología se llama "agujero de silicio". Se perforan pequeños agujeros con un diámetro de 20 nm en el tablero, lo que acelera la eliminación del calor. En el caso de la ubicación óptima de los agujeros, la conductividad térmica de la oblea de silicio
aumenta en un 30%.
Este método aún está lejos de implementarse, solo el modelo está listo. El siguiente paso es estudiar el potencial de la tecnología y la posibilidad de aplicación en sistemas reales.
/ foto PxHere PDQue sigue
La implementación práctica de las nuevas tecnologías de eliminación de calor aún está muy lejos. Todos ellos están en la etapa de concepto o en la etapa de creación de prototipos. Aunque tienen un buen potencial, no hay necesidad de hablar sobre su introducción generalizada en el mercado de centros de datos.
Por esta razón, los centros de datos ahora están
experimentando con otros métodos de enfriamiento. Una de las últimas tendencias es
la refrigeración líquida . Según una encuesta de Uptime Institute, el 14% de los centros de datos en todo el mundo ya han implementado la tecnología. Los expertos esperan que en el futuro esta cifra aumente debido a un aumento en la densidad de los equipos en el centro de datos. Dado que con una gran cantidad de servidores adyacentes, la refrigeración por aire es más difícil.
Otra
tendencia son
los sistemas de inteligencia artificial para controlar el aire acondicionado de un centro de datos. Según las organizaciones de investigación, alrededor del 15 al 25% de los centros de datos ya utilizan dichos algoritmos de aprendizaje automático. Y se espera que en el futuro, la popularidad de las tecnologías inteligentes en el centro de datos solo aumente.
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