Microchannel Chip Cooling Technology rakendus vedelikjahutuslahuses
Vedeljahutus on andmekeskuste tulevik. Õhk ei suuda andmehalli jõudva võimsustihedusega hakkama, mistõttu voolab ühendusse suure soojusmahtuvusega tihe vedelik. IT-seadmete soojustiheduse kasvades muutub vedelik sellele lähemale. Aga kui kaugele võivad vedelikud ligi pääseda? Veeringlussüsteemi kasutamine andmekeskuse kappide tagaukse kaudu on laialdaselt aktsepteeritud. Seejärel jätkab süsteem vee ringlemist külmplaadile eriti kuumadel komponentidel, nagu GPU-d või CPU-d. Lisaks uputab sukeldussüsteem kogu riiuli dielektrilisse vedelikku, nii et jahutusvedelik võib kokku puutuda süsteemi iga osaga. Peamised tarnijad pakuvad nüüd keelekümbluse jaoks optimeeritud servereid.
1981. aastal tegid Stanfordi ülikooli teadlased David Tuckerman ja RF Pease ettepaneku söövitada jahutusradiaatoritesse pisikesed "mikrokanalid", et soojust tõhusamalt eemaldada. Väikestel kanalitel on suurem pindala ja need suudavad soojust tõhusamalt eemaldada. Nad viitavad sellele, et jahutusradiaatorid võivad saada VLSI kiipide komponendiks ja nende demonstratsioon näitab, et mikrokanaliga jahutusradiaatorid suudavad toetada muljetavaldavat soojusvoogu 800 W ruutmeetri kohta.
Seoses pooljuhtide tootmise arenemisega ja selle sisenemisega kolmemõõtmelistesse struktuuridesse on integreeritud jahutuse ja töötlemise idee muutunud praktilisemaks. Alates 1980. aastatest üritasid tootjad mitut komponenti ränikiipidele katta. Kanalite loomine mitmekihiliste ränikiipide peale võib olla kiire ja optimaalne jahutusmeetod, kuna see võib alata lihtsalt jahutusradiaatori ribidega sarnaste väikeste soonte paigaldamisest. Kuid see idee pole pälvinud palju tähelepanu, sest kiibitarnijad loodavad kasutada 3D-tehnoloogiat aktiivsete komponentide virnastamiseks. Seda meetodit aktsepteerib nüüd suure tihedusega mälu ja Nvidia patendid näitavad, et see võib olla mõeldud GPU-de virnastamiseks.
Teadlased on mitu aastat töötanud mikrofluidikanaleid ränikiipide pinnale söövitamisega. Georgia Tehnoloogiainstituudi meeskond tegi 2015. aastal koostööd Inteliga, et olla esimene, kes toodab integreeritud mikrofluidilise jahutuskihiga FPGA-kiibi, mis asub vaid mõnesaja mikromeetri kaugusel kohast, kus transistor töötab ränil. "Me kõrvaldasime jahutusradiaatori räni kiibi ülaosas, jahutades vedelikku vaid mõnesaja mikromeetri kaugusel transistorist," ütles Georgia Tehnoloogiainstituudi meeskonna juht professor Muhannad Bakir pressiteates. Usume, et mikrofluidjahutuse otse ja usaldusväärse integreerimisest räni saab järgmise põlvkonna elektroonikatoodete jaoks häiriv tehnoloogia.
Kiibi sisse on projekteeritud mikrofluidiliste jahutuskanalite 3D-võrk, mis asub vaid paar mikromeetrit iga transistorseadme aktiivse osa all, kust tekib soojus. See meetod võib parandada jahutust 50 korda. Mikrokanalid transpordivad vedelikke otse levialadesse ja saavad hakkama hämmastava võimsustihedusega 1,7 kW ruutsentimeetri kohta. See võrdub 17 MW-ga ruutmeetri kohta, mis on mitu korda suurem kui praegune GPU soojusvoog.
Soojuse hajumise raskus tähendab, et tänapäeval ei saa suurimad kiibid kõiki transistore korraga kasutada, vastasel juhul kuumenevad need üle. Mikrofluidika kasutamine võib parandada kiibi jõudlust ja tõhusust. Andmekeskusi on võimalik tõhusamalt juhtida, ilma et oleks vaja energiamahukaid külmutussüsteeme.
