Aplikasi Teknologi Penyejukan Cip Microchannel dalam larutan penyejukan cecair
Penyejukan cecair adalah masa depan pusat data. Udara tidak dapat mengendalikan ketumpatan kuasa yang sampai ke dewan data, jadi cecair padat dengan kapasiti haba yang tinggi mengalir ke dalam sambungan. Apabila ketumpatan haba peralatan IT meningkat, cecair menjadi lebih dekat dengannya. Tetapi sejauh mana cecair boleh mendekati? Ia diterima secara meluas untuk mengendalikan sistem peredaran air melalui pintu belakang kabinet pusat data. Seterusnya, sistem terus mengedarkan air ke papan sejuk pada komponen panas terutamanya seperti GPU atau CPU. Di samping itu, sistem rendaman membenamkan keseluruhan rak ke dalam cecair dielektrik, supaya penyejuk boleh bersentuhan dengan setiap bahagian sistem. Pembekal utama kini menawarkan pelayan yang dioptimumkan untuk rendaman.
Pada tahun 1981, penyelidik David Tuckerman dan RF Pease dari Universiti Stanford mencadangkan "saluran mikro" kecil digores ke dalam sink haba untuk mengeluarkan haba dengan lebih berkesan. Saluran kecil mempunyai luas permukaan yang lebih besar dan boleh mengeluarkan haba dengan lebih berkesan. Mereka mencadangkan bahawa sink haba boleh menjadi komponen cip VLSI, dan demonstrasi mereka menunjukkan bahawa sink haba saluran mikro boleh menyokong fluks haba yang mengagumkan sebanyak 800W setiap meter persegi.
Dengan pembangunan pembuatan semikonduktor dan kemasukannya ke dalam struktur tiga dimensi, idea penyejukan dan pemprosesan bersepadu telah menjadi lebih praktikal. Bermula dari tahun 1980-an, pengeluar cuba menindih berbilang komponen pada cip silikon. Mencipta saluran di atas cip silikon berbilang lapisan mungkin merupakan kaedah yang cepat dan optimum untuk penyejukan, kerana ia boleh bermula dengan hanya melaksanakan alur kecil yang serupa dengan sirip pada sink haba. Tetapi idea ini tidak mendapat banyak perhatian kerana pembekal cip berharap untuk menggunakan teknologi 3D untuk menyusun komponen aktif. Kaedah ini kini diterima oleh memori berketumpatan tinggi, dan paten Nvidia menunjukkan bahawa ia mungkin bertujuan untuk menyusun GPU.
Penyelidik telah berusaha untuk mengetsa saluran mikrobendalir pada permukaan cip silikon selama beberapa tahun. Pasukan dari Institut Teknologi Georgia telah bekerjasama dengan Intel pada tahun 2015 untuk berpotensi menjadi yang pertama mengeluarkan cip FPGA dengan lapisan penyejukan mikrofluidik bersepadu, terletak hanya beberapa ratus mikrometer dari tempat transistor berfungsi pada silikon. "Kami menghapuskan sink haba pada bahagian atas cip silikon dengan menyejukkan cecair hanya beberapa ratus mikrometer dari transistor," kata Profesor Muhannad Bakir, ketua pasukan di Institut Teknologi Georgia, dalam kenyataan akhbar. Kami percaya bahawa menyepadukan penyejukan mikrobendalir secara langsung dan boleh dipercayai ke dalam silikon akan menjadi teknologi yang mengganggu untuk produk elektronik generasi akan datang.
Rangkaian 3D saluran penyejukan mikrobendalir telah direka bentuk di dalam cip, terletak hanya beberapa mikrometer di bawah bahagian aktif setiap peranti transistor, dari mana haba dijana. Kaedah ini boleh meningkatkan prestasi penyejukan sebanyak 50 kali ganda. Saluran mikro mengangkut cecair terus ke titik panas dan mengendalikan ketumpatan kuasa yang menakjubkan sebanyak 1.7 kW setiap sentimeter persegi. Ini bersamaan dengan 17MW setiap meter persegi, iaitu beberapa kali fluks haba GPU semasa.
Kesukaran pelesapan haba bermakna bahawa cip terbesar hari ini tidak boleh menggunakan semua transistor sekaligus, jika tidak, mereka akan menjadi terlalu panas. Aplikasi mikrobendalir boleh meningkatkan prestasi dan kecekapan cip. Adalah mungkin untuk mengendalikan pusat data dengan lebih cekap tanpa memerlukan sistem penyejukan intensif tenaga.
