Η Microsoft πειραματίζεται με «υγρή ψύξη» στο εσωτερικό των τσιπ του μέλλοντος

Η μάχη με τη θερμότητα αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη βιομηχανία των ημιαγωγών και των κέντρων δεδομένων. Η Microsoft ανακοίνωσε ότι κάνει σημαντικά βήματα προς μια ριζοσπαστική λύση: ένα νέο σύστημα ψύξης με μικρορευστομηχανική τεχνολογία (microfluidics), το οποίο υπόσχεται πιο αποδοτικούς ενεργειακά υπολογιστές και ανοίγει τον δρόμο για ακόμα ισχυρότερους επεξεργαστές.

Σε αντίθεση με τις ψυχρές πλάκες που τοποθετούνται εξωτερικά πάνω από το τσιπ, η νέα μέθοδος φέρνει το ψυκτικό υγρό σε άμεση επαφή με το ίδιο το πυρίτιο. Αυτό επιτυγχάνεται μέσα από μικροσκοπικά κανάλια, τόσο λεπτά όσο μια ανθρώπινη τρίχα, που χαράσσονται απευθείας στην επιφάνεια του τσιπ. Με τον τρόπο αυτόν εξαλείφονται τα ενδιάμεσα στρώματα που εγκλωβίζουν θερμότητα και το υγρό μπορεί να κυκλοφορεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, μειώνοντας θεαματικά την κατανάλωση ενέργειας.

Σύμφωνα με τη Microsoft, σε δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε server ο οποίος προσομοίωσε συνεδρίαση στο Microsoft Teams, το νέο σύστημα μπόρεσε να απομακρύνει θερμότητα έως και τρεις φορές πιο αποτελεσματικά σε σχέση με τις σημερινές μεθόδους ψύξης των data centers. Παράλληλα, σημειώθηκε μείωση 65% στη μέγιστη αύξηση θερμοκρασίας πυριτίου μιας GPU – μια απόδοση που θεωρείται εντυπωσιακή.

Για τον σχεδιασμό των διαδρομών που ακολουθεί το ψυκτικό υγρό, η εταιρεία κατέφυγε σε τεχνητή νοημοσύνη, αλλά και σε βιομιμητικές αρχές. Τα μοτίβα κυκλοφορίας βασίστηκαν σε φυσικά παραδείγματα, όπως τα νευρώδη δίκτυα των φύλλων, τα οποία έχουν βελτιστοποιηθεί από τη φύση ώστε να κατανέμουν αποτελεσματικά υγρά σε κάθε σημείο. Αυτό το «αντίγραφο» της φύσης υπόσχεται μέγιστη ψυκτική απόδοση με την ελάχιστη δυνατή κατανάλωση ενέργειας.

Η σημασία της τεχνολογίας αυτής είναι πολύ μεγαλύτερη από μια απλή αναβάθμιση της ψύξης. Αν επιβεβαιωθεί σε βιομηχανική κλίμακα, μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται και λειτουργούν οι επεξεργαστές.

Καταρχάς, η αποδοτικότερη ψύξη σημαίνει ότι τα τσιπ θα αντέχουν σε αιχμές κατανάλωσης χωρίς να κινδυνεύουν να καταστραφούν, μειώνοντας την ανάγκη για επιπλέον servers. Αυτό μεταφράζεται σε μικρότερες υποδομές, χαμηλότερα κόστη κατασκευής και περιορισμένο περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

Επιπλέον, η δυνατότητα διαχείρισης μεγαλύτερης πυκνότητας servers σε ένα data center θα επιτρέψει στην ίδια έκταση γης να φιλοξενούνται πολύ περισσότερες υπολογιστικές μονάδες, κάτι που αποτελεί κρίσιμο πλεονέκτημα για την εποχή της τεχνητής νοημοσύνης και των απαιτητικών εφαρμογών της.

Πάνω απ’ όλα, η microfluidics θεωρείται τεχνολογία-κλειδί για το μέλλον των ημιαγωγών. Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην ανάπτυξη τρισδιάστατων αρχιτεκτονικών τσιπ είναι η διάχυση της θερμότητας ανάμεσα στα κατακόρυφα στρώματα. Η νέα μέθοδος, όμως, υπόσχεται να επιτρέψει την κυκλοφορία ψυκτικού ακόμη και μέσα σε αυτά τα επίπεδα, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο συμπαγείς και ισχυρούς επεξεργαστές σε σχέση με τα σημερινά ημι-επίπεδα σχέδια.

Παρά τις εντυπωσιακές δοκιμές, η Microsoft δεν έχει ακόμη ανακοινώσει χρονοδιάγραμμα για την εφαρμογή της τεχνολογίας σε ευρεία κλίμακα. Η μεγαλύτερη πρόκληση τώρα είναι η ενσωμάτωση της microfluidics στη βιομηχανική παραγωγή τσιπ, μια διαδικασία που απαιτεί νέες γραμμές παραγωγής και ανασχεδιασμό των υπαρχόντων υποδομών.

Η εταιρεία δηλώνει ότι με αυτή την πρωτοβουλία ελπίζει να ανοίξει τον δρόμο για πιο αποδοτικά και βιώσιμα τσιπ επόμενης γενιάς σε ολόκληρη τη βιομηχανία. Ωστόσο, αναγνωρίζει και τον κίνδυνο του λεγόμενου «παράδοξου του Jevons»: όσο πιο αποδοτική γίνεται μια τεχνολογία, τόσο αυξάνεται η συνολική κατανάλωση πόρων, καθώς διευρύνεται η χρήση της. Είναι ένα ζήτημα που, όπως παραδέχεται η Microsoft, δεν αφορά μόνο την ίδια, αλλά ολόκληρη τη βιομηχανία της τεχνητής νοημοσύνης.

[via]