Вчера официальным пресс-релизом компания IBM анонсировала технологию жидкостного охлаждения чипов. На первый взгляд – ничего необычного. Только вода в опыте IBM охлаждает не горячую «спинку» процессора, а прокачивается сквозь микронные полости в полупроводниковых слоях:

Вода сквозь микросхему – идеальный теплоотвод
Пойти на столь сложный опыт, а он действительно непрост – во избежание коротких замыканий все каналы необходимо надёжно изолировать, вынудила невозможность эффективного отвода тепла от высокоплотных трёхмерных полупроводников. Так, в прошлом году компания
представила трёхмерную упаковку процессор-процессор, где два или большее число слоёв уложены друг на друга особенно плотно, с заменой периферийной разводки на сквозную – по организации сравнимую с вертикальной металлизацией.
Реально вертикальные каналы-проводники выполняются в едином с микросхемой техпроцессе и не имеют ничего общего со сверлением или травлением. Подобный трёхмерный чип способен генерировать свыше 1 киловатта тепла с поверхности площадью 4 кв. см и толщиной 1 мм – чисто электроплитка! Обычными способами – радиатором и внешним активным охлаждением – столько не рассеять. К тому же, каждый дополнительный слой в 3D-чипе служит барьером для отвода тепла от лежащего ниже слоя.
В процессе изготовления многослойного чипа компании удалось вырастить вокруг вертикальных проводников стену изоляции и сверх того покрыть все каналы изнутри окисью кремния. Путешествуя по водотокам высотой от 50 до 100 микрон, вода отводит тепло непосредственно от активных элементов чипа, и при этом электронные цепи остаются защищёнными от короткого замыкания. Свою конструкцию IBM сравнивает со структурой мозга, нервные клетки и волокна которого действуют изолированно от охлаждающих и питающих мозг кровяных телец в сосудах и капиллярах.
Опытный чип компания IBM изготовила совместно с институтом Фраунгофера. Модель представляла собой двухслойный чип с каналами-водотоками высотой 100 микрон. Число вертикальных «сквозных» проводников равнялось 10000 на кв. см. Площадь поверхности – 4 кв. см. Прокачивая воду через эту микросхему учёные установили, что конструкция позволяет отводить 180 Вт с квадратного сантиметра каждого слоя. Иначе говоря, суммарный теплоотвод составил 1,44 киловатта!
Интересно, что IBM продвигает инициативу так называемого замкнутого нулевого цикла дата-центров. В рамках инициативы предполагается разработать технологии утилизирующие тепло серверных. Вода, как естественный аккумулятор тепла, подходит для этих целей как ничто другое. Горячая вода поможет, и помещение отопить и душ принять.