Microsoft охлаждает чипы для ИИ с помощью воды, протекающей по микроскопическим каналам

Если вы считаете, что энергопотребление современных игровых видеокарт велико, то это ничто по сравнению с тем, сколько энергии потребляют массивные процессоры в системах искусственного интеллекта и центрах обработки данных. Вся эта энергия превращается в тепло, что делает охлаждение чипов серьёзной проблемой. Однако в Microsoft считают, что у них есть отличное решение, и оно связано с подачей воды непосредственно в сами процессоры.

Самые сложные системы жидкостного охлаждения, которые можно встретить в игровом ПК, используют камеру, которая монтируется поверх CPU. При этом охлаждающая жидкость никогда не соприкасается с чипом напрямую. В недавно опубликованном блоге Microsoft объясняет, как компания разработала систему, которая делает именно это.

Путем лазерного травления поверхности кристалла процессора с созданием сложного рисунка из микроскопических каналов, вода может подаваться непосредственно в сам кремний, правда, на очень небольшую глубину.

Ключевое слово для описания этого — микрофлюидика, технология, которая существует уже много десятилетий. Если история потребительских технологий чему-то учит, то через пару лет эта фраза будет красоваться на каждой коробке с кулером для процессора (хотя и не факт, что технология будет реально работать).

Со стороны может показаться, что Microsoft просто прорезает несколько канавок в чипе и пропускает через них воду, но всё гораздо сложнее. Во-первых, сами каналы не шире человеческого волоса, и это не просто прямые линии. Microsoft воспользовалась услугами швейцарской компании Corintis, которая применила ИИ для определения оптимального рисунка каналов для максимальной теплоотдачи.

В результате получается сеть микроскопических каналов, которые выглядят почти органично, хотя на первый взгляд сложный узор можно принять за производственный брак. Выглядит это определённо круто (и в прямом, и в переносном смысле).

В Microsoft заявляют, что эта технология до трёх раз эффективнее отводит тепло от массивного GPU для ИИ по сравнению с традиционной холодной пластиной (также известной как ватерблок), что приводит к снижению максимального повышения температуры кремния на 65%.

Поскольку весь аппарат для передачи теплоносителя не обязательно располагать непосредственно поверх микроскопических каналов, систему можно применять и для чипов, собранных в стопку (чиплетов), причём каждый из них травится перед сборкой. Таким образом, каждый кристалл в стеке охлаждается индивидуально, что позволяет им работать ближе к своим максимальным спецификациям по сравнению с обычной холодной пластиной.

В качестве примера можно привести процессоры AMD серии X3D. В них под радиатором находится один чип, собранный в стопку: кристалл вычислительных ядер (CCD), соединённый с кристаллом кеш-памяти 3D V-Cache. Каждый из них является тепловым барьером для другого, хотя CCD выделяет значительно больше тепла. Если бы оба кристалла можно было охлаждать с помощью микрофлюидики, их можно было бы разогнать до более высоких тактовых частот.

Конечно, такая сложная технология недёшева в разработке и внедрении, и вероятность её появления на потребительском уровне очень мала. Но не удивлюсь, если кто-нибудь возьмёт RTX 5090, сорвёт штатную систему охлаждения и заменит её на самодельный микрофлюидный кулер.

С другой стороны, если увеличение энергопотребления — единственный способ для AMD, Intel и Nvidia продолжать наращивать производительность чипов, возможно, мы увидим процессоры с протравленными каналами и прямым жидкостным охлаждением в качестве стандарта в наших игровых ПК. В конце концов, ещё не так давно о тепловых трубках и паровых камерах производители компонентов для ПК даже не заикались, а сегодня они есть в кулерах всех видов.