Na Universidade Binghamton (Nova York), eles desenvolveram uma nova tecnologia para processadores de refrigeração, que eliminará a pasta térmica. O material termicamente condutor é aplicado diretamente na superfície do chip usando a impressão 3D. Segundo especialistas, sua solução pode reduzir a temperatura operacional dos processadores nos data centers em 10 ° C.
Vamos falar sobre a tecnologia e outros métodos experimentais para resfriar a CPU.
/ foto bokeh artístico CC BY-SAComo imprimir "graxa térmica metálica"
Os desenvolvedores da tecnologia depositaram uma fina camada de liga de metal com alta condutividade térmica no cristal do processador e nos canais "impressos" para o líquido de arrefecimento usando um laser. Para isso, foi utilizado o método
seletivo de sinterização a laser .
Uma camada de pó de metal é distribuída uniformemente na superfície do silício. Em seguida, o laser é ligado e o feixe guiado pelos espelhos móveis funde as partículas de acordo com o modelo 3D gerado. O procedimento é repetido várias vezes - a cada iteração, várias seções do produto final são formadas. A sinterização a laser
ocorre em menos de um segundo.
A liga aplicada ao chip consiste em titânio, estanho e prata. Os dois últimos são necessários para reduzir o ponto de fusão do material. Assim, o metal permanece no estado líquido por mais tempo, o que ajuda a evitar a deformação da camada devido ao forte endurecimento.
A sinterização seletiva a laser tornou possível formar uma camada de metal mil vezes mais espessa que o diâmetro de um cabelo humano. Isso permite que o líquido de refrigeração retire o excesso de calor diretamente do chip e elimina a necessidade de graxa térmica.
O que essa tecnologia pode
Os especialistas conseguiram obter uma liga com
condutividade térmica de 39 W / (m • K), sete vezes melhor do que outros materiais para
interfaces térmicas - graxa térmica ou compostos de polímeros. Isso permitiu reduzir a temperatura do chip em 10 ° C, em comparação com outros sistemas de refrigeração.
A nova tecnologia foi projetada para resolver dois problemas: reduzir os custos de energia nos data centers e prolongar a vida útil dos processadores (já que eles superaquecerão menos). Segundo os desenvolvedores, a invenção reduzirá o consumo de energia dos data centers globais em 5% e permitirá que o setor de TI economize até US $ 438 milhões anualmente.
Até agora, a tecnologia foi testada apenas em condições de laboratório e não se sabe como funcionará em data centers reais. No entanto, em um futuro próximo, os pesquisadores planejam patentear sua tecnologia e realizar os testes necessários.
Quem mais está experimentando o resfriamento de chips
Não apenas na Universidade Binghamton estão trabalhando em tecnologias de resfriamento de chips. Seus colegas da Universidade da Califórnia sintetizaram pela primeira vez cristais de arseneto de boro ultrapuros com alta condutividade térmica. O valor obtido foi próximo de 1300 W / (m • K), enquanto para o diamante (considerado um dos campeões em condutividade térmica), é de 1000 W / (m • K).
A nova tecnologia criará sistemas eficientes de dissipação de calor em eletrônicos e fotônicos. No entanto, para isso, é necessário resolver uma série de problemas. É difícil obter arseneto de boro em escala industrial - freqüentemente
surgem defeitos na síntese de cristais, e compostos tóxicos de arsênico são usados na produção do material.
Pesquisadores da Universidade da Califórnia também estão trabalhando para resolver o problema de dissipação de calor dos processadores. Eles
sugeriram mudar a estrutura do próprio chip. A idéia é criar uma estrutura de cristal de silício na qual os fônons (quasipartículas que transferem calor) transferem o calor na velocidade máxima.
Sua tecnologia é chamada "silício de furo". Pequenos orifícios com um diâmetro de 20 nm são perfurados na placa, o que acelera a remoção de calor. No caso da localização ideal dos furos, a condutividade térmica da pastilha de silicone
aumenta em 30%.
Esse método ainda está longe de ser implementado - apenas o modelo está pronto. O próximo passo é estudar o potencial da tecnologia e a possibilidade de aplicação em sistemas reais.
/ foto PxHere PDO que vem a seguir
A implementação prática de novas tecnologias de remoção de calor ainda está longe. Todos eles estão no estágio de conceito ou no estágio de prototipagem. Embora tenham um bom potencial, não há necessidade de falar sobre sua ampla introdução no mercado de data centers.
Por esse motivo, os data centers agora estão
experimentando outros métodos de resfriamento. Uma das últimas tendências é
o resfriamento por líquido . De acordo
com uma pesquisa do Uptime Institute, 14% dos data centers em todo o mundo já implementaram a tecnologia. Os especialistas esperam que, no futuro, esse número aumente devido a um aumento na densidade de equipamentos no data center. Como com um grande número de servidores adjacentes, o resfriamento a ar é mais difícil.
Outra
tendência são
os sistemas de IA para controlar o ar condicionado de um data center. Segundo organizações de pesquisa, cerca de 15 a 25% dos data centers já usam esses algoritmos de aprendizado de máquina. E espera-se que, no futuro, a popularidade de tecnologias inteligentes no data center só aumente.
PS Materiais do nosso blog corporativo:
PS Temos um canal Telegram onde escrevemos sobre tecnologias de virtualização e IaaS: