Innovation

Computerchip kan forblive kølig med in-chip vandsystemer

Computerchip kan forblive kølig med in-chip vandsystemer


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Forskere i Schweiz designede et chip og et kølesystem med en enhed, der indeholder flydende kanaler på chip ved siden af ​​de hotteste chipdele - hvilket tilføjer et imponerende boost til varmebegrænsede situationer, ifølge en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftetNatur.

RELATERET: DOWNLOADING AF MENNESKELIG HJERNE TIL EN COMPUTER: ELON MUSKS NEURALINK

Ny 'wetware:' computerchips med vand inde

Da desktop-processorer først overgik Gigahertz-niveauet, var den konsensus, der var der, intet andet sted at gå end op. Men fremskridtene blev bremset, når strømkrav skabte for meget varme i en given enhed til at køle ned og beregne. Selv almindelige computerblæsere og køleplader sammen med vandkøling har ikke overgået varmebarrieren, der ofte bremser nutidens processorer.

Et af problemerne med flydende køleopløsninger er, at de har brug for at overføre varmeenergi ud af chippen og i vandet. Dette problem fik nogle forskere til at prøve at køre væske inde i chippen - inklusive dem, der skrev den nye undersøgelse, som placerer on-chip væskekanaler ved siden af ​​de mest varmeudsatte områder af en chip, rapporterer Ars Technica.

Drivende vandpumper reducerede effektiviteten af ​​chipkøling

Metoder til udvinding af varme fra en chip involverer typisk flere forbindelser, fra chippen til og gennem emballagen og til en køleplade. Mens chippen kan placeres direkte i varmeledende væske, skal væsken isoleres uden at udløse kemiske reaktioner med de elektroniske komponenter - hvoraf ingen møder vand.

En håndfuld demonstrationer af on-chip-køling er dukket op gennem årene, men de involverer typisk systemer, hvor enheden integreret med væskekanaler er smeltet sammen med en chip, gennem hvilken et dedikeret system pumper væske.

Mens dette fjerner varmeenergi, viser tidlige implementeringer tilstedeværelsen af ​​en fangst: at drive pumpen, der bevæger vand gennem enhedens kanaler, kræver mere strøm, end der ekstraheres fra processoren, hvilket reducerer systemets energieffektivitet ned til problematiske størrelser.

Den nyeste forskning inkorporerer disse ideer for at øge effektiviteten af ​​on-chip kølesystemer. Og forskerne bag undersøgelsen demonstrerer, at deres metode fungerer ved hjælp af en strømkonverterende chip, der undgår varmeenergireduceret ydeevne.

Teknikvand inde i chips med GaN

Byggeprocessen for den nye kraftomdannende chip var ikke enkel. Det første trin involverer at skære ekstremt tynde spalter gennem galliumnitrid (GaN) og ind i det underliggende silicium. Derefter begyndte forskerne en ætsningsproces - som kun påvirker silicium - for at øge kanalernes bredde og forsegle de originale huller gennem GaN med kobber.

Dette forbedrer processen med varmeledning til vand. Under kanalerne hviler et sæt skiftende passager, der fungerer som feeds og dræn. Koldt vand strømmer ind gennem tilførslen og cirkulerer op i kanalen - absorberer varmeenergi - og bevæger sig derefter ud gennem en tilstødende vask.

Forskerne konfigurerer enheden, så de hotteste dele af GaN-sektionen af ​​enheden direkte sidestilles med en af ​​kanalerne, hvilket øger effektiviteten af ​​varmeekstraktion. Deres bedste design kunne håndtere strømninger i varme på op til 1.700 W pr. Kvadratcentimeter (0,155 kvadrat inches), mens det stoppede chipens stigning i temperatur ved 140 ° F (60 ° C).

Med fremkomsten af ​​kvantecomputere nært forestående er det vigtigt at finde måder, hvorpå siliciumbaserede chips kan holde sig kølige for at optimere beregningskraften. Vand - betragtet i sund fornuft som en dødsdom over computerchips - kan også komme til at fremskynde udviklingen af ​​moderne computerteknologi.


Se videoen: From Sand to Silicon: The Making of a Microchip. Intel (December 2022).