Microsoft представила чипы с микрофлюидным охлаждением для дата-центров

Когда в ваших дата-центрах работают сотни тысяч AI-ускорителей, как у Microsoft, проблемы накапливаются, особенно с охлаждением. Сегодня Microsoft продемонстрировала свои пользовательские охлаждающие пластины, в которых используются микрофлюидные технологии для подачи жидкого хладагента в микроскопические каналы, вытравленные непосредственно на обратной стороне кремниевых чипов. Этот подход обещает отводить тепло гораздо эффективнее, чем современные стандартные системы с холодными пластинами. Во внутренних тестах метод отводил тепло в три раза эффективнее обычных холодных пластин и снижал пиковый рост температуры внутри GPU примерно на две трети. Компания видит в этих результатах путь к тому, чтобы дата-центры могли выжимать больше производительности из того же оборудования, тратя меньше энергии на охлаждение.

Вместо того чтобы полагаться на металлическую холодную пластину, которая располагается поверх упакованного чипа, разработка Microsoft создаёт крошечные микроканалы прямо в кремнии, чтобы хладагент мог протекать гораздо ближе к реальным источникам тепла — транзисторной сети. Каналы толщиной с волос и следуют уникальному узору, вдохновлённому природой, напоминая скорее жилки листа, чем прямые трубы. Microsoft использовала ИИ, чтобы направлять жидкость к горячим точкам и учитывать тепловой профиль каждого чипа, повышая эффективность по сравнению со стандартными схемами каналов.

Современные AI-ускорители выделяют много энергии на небольшой, плотной площади. Например, ожидается, что чип NVIDIA «Rubin Ultra» будет производить 2300 Вт тепла от одного ускорителя. Поскольку каждое новое поколение ускорителей становится плотнее на более новых техпроцессах, транзисторы располагаются ближе друг к другу и могут выделять больше тепла. Даже если эффективность улучшается с новыми техпроцессами, компании используют это для извлечения максимальной производительности. Однако традиционное охлаждение приближается к практическим пределам. Микрофлюидное охлаждение уменьшает тепловой барьер между хладагентом и транзистором, поэтому жидкость может достигать максимального контакта с транзисторным слоем. Это, в свою очередь, позволяет повысить плотность размещения в стойках, увеличить тактовые частоты во время кратковременных пиков нагрузки и открывает новые возможности упаковки, такие как 3D-компоновка чипов, которые ранее блокировались из-за проблем с перегревом.

Внедрение реальной жидкости, независимо от её типа, внутрь чипа создаёт механические и производственные challenges. Каналы должны быть достаточно глубокими, чтобы жидкость могла поглотить достаточно тепла, но и достаточно мелкими, чтобы сохранить структуру, не ослабляя её. Корпуса должны быть герметичными, а хладагенты и методы травления требуют валидации. Вся система, включая кремний, плату, сервер и систему охлаждения дата-центра, должна рассматриваться комплексно. Microsoft проводит множество итераций проектирования и лабораторных испытаний, чтобы изучить, как внедрить микрофлюидику в будущие собственные чипы и партнёрства с производителями. Для реализации такого охлаждения чипов их упаковка должна производиться такими компаниями, как TSMC, Intel, Samsung или другим владельцем фабрик.

Источник: Microsoft