Microsoft opracowuje techniki chłodzenia cieczą wewnątrz chipów, co może zapewnić trzykrotnie niższe temperatury

Wraz z rozwojem układów scalonych pojawiły się wyzwania związane z rosnącym poborem energii i odprowadzaniem ciepła. Widoczne jest to już nawet w konsumenckich procesorach i kartach graficznych, choć w centrach danych sytuacja pozostaje pod kontrolą dzięki rozbudowanym systemom chłodzenia. Wiąże się to jednak ze znacznymi kosztami, dlatego branża, a wraz z nią Microsoft, poszukuje rozwiązań pozwalających na odprowadzanie ciepła z wnętrza krzemowych chipów.

Microsoft opracowuje techniki chłodzenia zintegrowanego z chipami. Dzięki mikrokanalikom w kształcie korzeni lub gałęzi drzewa możliwe jest odprowadzanie ciepła nawet trzykrotnie skuteczniej.

NVIDIA Blackwell i chłodzenie direct-to-chip to 300x większa efektywność wodna i 25x energooszczędniejsze centra danych

Microsoft zaprezentował opracowywaną technologię chłodzenia zintegrowanego z chipami. Rozwiązanie opiera się na mikrokanalikach wytrawionych bezpośrednio w krzemie, o grubości zbliżonej do ludzkiego włosa (50 - 70 µm), przez które przepływa ciecz chłodząca. Ich struktura przypomina system korzeni lub gałęzi drzew, co pozwala efektywniej odprowadzać ciepło. Dzięki bliskości tranzystorów możliwe jest odbieranie energii cieplnej niemalże bezpośrednio u źródła jej powstawania. Dodatkowo system Microsoftu wykorzystuje sztuczną inteligencję do kierowania przepływu cieczy w stronę hotspotów i tworzenia mapy termicznej układu, co dodatkowo zwiększa skuteczność w porównaniu ze standardowymi rozwiązaniami. Warto podkreślić, że mikroskopijne kanały wytrawiane są jedynie w tylnej części układu (powierzchnia chipu znajdująca się pod IHS), a nie bezpośrednio w samej strukturze wewnętrznej. Mimo to stanowi to ważny krok w stronę innowacyjnego chłodzenia przyszłych centrów danych.

Poznaliśmy szczegóły specyfikacji pamięci od HBM4 do HBM8. Wbudowane chłodzenie, wysoka przepustowość i gęstość pamięci

Według Microsoftu, w testach wewnętrznych metoda ta pozwalała usuwać ciepło nawet trzykrotnie skuteczniej niż tradycyjne płyty chłodzące (cold plate) i zmniejszała maksymalny wzrost temperatury wewnątrz GPU o 65%. Obecnie firma prowadzi kolejne iteracje projektowe i testy laboratoryjne, badając możliwości zastosowania techniki w przyszłych układach w ramach współpracy z producentami. Realizacja takiego chłodzenia wymaga jednak odpowiedniego procesu pakowania po stronie TSMC, Intela lub Samsunga. Microsoft widzi w tej technologii szansę, by centra danych mogły osiągać większą wydajność z tych samych chipów przy jednoczesnym obniżeniu kosztów energii potrzebnej do chłodzenia. To szczególnie istotne, gdyż nowoczesne akceleratory AI generują ogromne ilości ciepła na niewielkiej przestrzeni. NVIDIA Rubin Ultra ma osiągać aż 2300 W strat cieplnych z pojedynczego akceleratora, a prognozy wskazują, że konstrukcje planowane na lata 2032 mogą zużywać już 5920 W. Natomiast w 2035 roku, układy od NVIDIA mogą pobierać oszałamiające 15 360 W mocy.