TSMC Mulls On-Chip Water-Cooling для майбутнього високопродуктивного кремнію

Кожні кілька років основний виробник мікропроцесорів або дослідницька установа занурюється в світ радикального процесора водяного охолодження. TSMC нещодавно дав власну презентацію на тему, в якій вона досліджувала три різні способи потенційно охолодження чіпа з водяним охолодженням води.

Компанії та організації продовжують повертатися до цієї ідеї, оскільки інтегрована, доступна система охолодження води, може вирішити багато інших проблем у розширеному виробництві чіпів. AMD працює над версією Core Core ZEN 3 з 128 МБ інтегрованого кешу L3, але компанія повинна була ретельно розташувати кеш-чіпси, щоб уникнути проблем з гарячими плямами в межах Ryzen. Вертикальна укладання вмирання повинна керувати щільністю напівпровідника по всій 2020-х роках, продовжуючи загальну тенденцію вдосконалення щільності, ми скорочуємо, як "закон" Мура ". До речі, це також дозволяє напівпровідникові листи розповідати про ідею про продовження закону Мура, незважаючи на те, що титуловий закон нічого не говорить про 3D-чіп, як такий.

Можливість промисловості стек-чіпи зверху один одного, однак, прямо пропорційна своїй здатності зберігати стек кремнію від смаження у своєму власному спектрі. Прискорювач A100 NVIDIA витончений для 500 Вт TDP, а Intel Ponte Vecchio має 600W TDP. Виробники та дизайнери продовжують підштовхувати конверт, а деякі види он-пакету (або померти) водяного охолодження повинні бути принаймні частково інтегровані виробником. Особливості тут залежать від типу вирішення.

TSMC випробував три різні методи створення рідинних каналів та трьох різних методів сітчастого розчину охолодження та термічного випробувального транспортного засобу (TTV). Тестували три типи рідинних каналів, були квадратні стовпи, траншеї та плоский літак. Тестування трьох типів прохолодних конструкцій TSMC були прямим водним охолодженням, охолоджувачем з кремнієво-оксидним тепловим інтерфейсом (Тім), а також охолоджувач з рідким металом.

При прямому охолодженні води водяні канали були оброблені безпосередньо в кремнієвий шар поверх ЦП. У другому тестуванні кремнієві канали травили у кремнієвий шар з кремнієво-оксидним тепловим інтерфейсом між мікрофлюідною системою та фактичним кремнієм ТТВ. У третьому варіанті кремнієвий оксид Тім був заміщений рідким металом. Дані TSMC показали, що дизайн квадратних стовпів перевернув два два підходи, тому ми зосередимося на показниках, повідомлених для цього рішення:

Відповідно до тестових даних TSMC, їх конструкція охолоджувача змогла розсіяти 2,6 кВт теплою (з максимальною швидкістю 5,8л / хвилину) та температурою дельти 63 ° С. Пряме водяне охолодження виконується найкраще, а потім оксид кремнію Тім. Навіть рідкий метал Тім, однак, був здатний розпустити 1,8 кВт тепла. Це набагато більш ефективно, ніж щось доступне сьогодні, хоча, очевидно, це теплова тест-транспортна машина / доказ концепції, а не кінцевого продукту.

Цікаво думати про види продукції, які можуть вимагати такого роду охолодження в майбутньому. Є мало шансів, що ентузіаст обчислювалися коли-небудь досягти таких високих висот. 15-амп-схема при 120 вольт може забезпечити номінальний 1800 Вт. Ентузіаст GPU може продовжувати вдарити вищі TDPS - я не можу передбачити, що AMD та Nvidia будуть робити на цьому фронті, але ми довгий шлях від 1kw GPU, щоб сказати нічого 2,6 кВт.

Вид підвищення продуктивності охолодження того, що TSMC може потенційно доставити, дозволить на більш високу тактову швидкість, ніж все, що ми бачили на сьогоднішній день, але ні, я підозрюю, майже стільки, скільки ми хотіли. Кремній просто не масштабне добре минуло 5 ГГц, а виробники можуть не витрачати багато зусиль, намагаючись натиснути сировину. ЩО ТАКЕ Цікавий спосіб покращення щільності Цей вид охолодження може дозволити. Хоча апаратне забезпечення для охолодження вимагає власної інфраструктури, система, здатна розбити до 2,6 кВт тепла, може охолонути набагато більш апаратне забезпечення у набагато меншому просторі, ніж поточні розгортання сервера.

Охолоджуюча система, яка може розсіюватися 2,6 кВт тепла, є переробленим у будь-якому розумному споживчому продукті, але не обов'язково в сервері або системах центру обробки даних, особливо якщо все більше і більше обробки продовжує рухатися до хмари. На сьогоднішній день ці види охолоджених рішень не були комерціалізовані, оскільки виробники не були змушені прийняти такі дорогі методи підвищення продуктивності, щоб продовжувати пропонувати вдосконалення апаратного забезпечення. Однак апаратні TDP навряд чи знижуються, а зсув до 3D-чіпа укладання може вимагати радикального переосмислення існуючих стратегій охолодження в довгостроковій перспективі.

Кредит: TSMC