По мере того как процессоры для дата-центров становятся всё горячее, компании изобретают всё более изощрённые способы их охлаждения. Пока Nvidia и её партнёры, по слухам, экспериментируют с новыми холодными пластинами и иммерсионным охлаждением для ИИ-графических процессоров следующего поколения, Microsoft предлагает радикальное решение: вытравливать микрофлюидные каналы прямо на задней стороне чипа, снижая пиковую температуру до 65% и делая систему в три раза эффективнее традиционных холодных пластин.
Microsoft разработала систему охлаждения, которая направляет жидкость в микроканалы, вытравленные на тыльной стороне кремниевой подложки, чтобы доставлять хладагент прямо к зонам высокого нагрева внутри чипа. Циркуляция жидкости внутри самого чипа резко повышает эффективность всей системы, поскольку хладагент практически "касается" горячих точек процессора, в отличие от традиционного жидкостного или иммерсионного охлаждения, где тепло проходит через несколько слоёв, прежде чем достичь хладагента.
Для оптимизации теплового потока Microsoft сотрудничала со швейцарским стартапом Corintis, который использовал искусственный интеллект для совершенствования геометрии каналов. Вместо простых прямых линий итоговый дизайн имитирует природные узоры, такие как жилки листьев или крылья бабочек, чтобы более эффективно направлять жидкость. При этом микроканалы должны быть достаточно малыми, чтобы работать эффективно, но не настолько глубокими, чтобы ослабить кремний и вызвать механические повреждения.
Однако вытравливание микрофлюидных каналов требует отдельного этапа в производстве чипов, что увеличивает сложность и стоимость. В качестве альтернативы Microsoft предлагает создавать микрофлюидную структуру теплопередачи отдельно и охлаждать один или два чипа с её помощью, согласно патенту. Такая интеграция требует новых методов упаковки, чтобы предотвратить утечки хладагента и обеспечить долговечность.
К настоящему моменту Microsoft подобрала подходящий хладагент, разработала точные методы травления и интегрировала их в процесс производства чипов. Компания считает технологию готовой к полномасштабному внедрению в своей цепочке разработки. Третьи стороны могут лицензировать эту технологию через Microsoft Technology Licensing, LLC.
"Микрофлюидика позволит создавать более энергоёмкие конструкции, которые обеспечат больше функций, важных для клиентов, и лучшую производительность при меньших размерах", — заявила Джуди Прист, корпоративный вице-президент и технический директор по направлению Cloud Operations and Innovation в Microsoft. "Но сначала нам нужно было доказать, что технология и дизайн работают, а затем немедленно протестировать надёжность".
Microsoft тестирует это решение на серверах, выполняющих симулированные нагрузки Microsoft Teams, где неравномерные тепловые нагрузки от множества сервисов обрабатываются эффективнее, обеспечивая более высокую пиковую производительность. Это позволяет сократить количество серверов, которые простаивают в периоды низкой нагрузки, обычно возникающей между пиковыми моментами, происходящими ежечасно или раз в полчаса.
Лабораторные тесты показали, что новая технология снижает пиковые температуры кремния до 65% в зависимости от чипа и сценария использования. По сравнению с холодными пластинами улучшение охлаждения составило до трёх раз в зависимости от нагрузки и конфигурации. Метод также позволяет охлаждать без использования экстремально низких температур хладагента, что экономит энергию, необходимую для охлаждения, отметили в Microsoft.
Microsoft экспериментировала с технологией жидкостного охлаждения с микрофлюидными каналами годами и представила первый прототип в 2022 году, так что к настоящему моменту у компании накоплен значительный лабораторный опыт. Однако Microsoft не единственная, кто разрабатывает методы создания встроенных каналов охлаждения внутри чипа или его корпуса — у IBM также есть соответствующие патенты.
Оригинал
Уникальность
