IBM представляет технологию прямого охлаждения процессора водой

Идея прямого омывания кристалла процессора водой не нова. Современные процессоры снабжаются теплораспределителями, которые контактируют с кристаллом ядра через слой термопасты. Не секрет, что такое сопряжение является "узким местом" в цепочке, обеспечивающей отвод тепла от ядра процессора. Некоторые оверклокеры пытаются улучшить условия охлаждения ядра, для чего снимают крышки с процессоров. Однако, и после этого кристаллу ядра обычно приходится контактировать с подошвой водоблока или радиатора воздушного кулера.

Идея прямого омывания ядра заключается в том, чтобы поток воды забирал тепло непосредственно у кристалла, однако практическая реализация этой идеи до сих пор сдерживалась факторами риска, которые неизбежно возникают при контакте электронных компонентов с токопроводящей средой, коей является и вода.

Как сообщает сайт VR-Zone, швейцарским учёным из лаборатории IBM удалось разработать технологию микроканального прямого омывания микрочипов, которая может найти применение при охлаждении компонентов в обозримом будущем. Современные процессоры достигают плотности теплового потока 100 Вт на кв.см площади ядра, и эффективно отводить тепло от таких процессоров при помощи воздушных кулеров становится всё труднее. Новая технология позволяет отводить до 370 Вт с одного квадратного сантиметра площади ядра.

Принцип действия новой системы охлаждения демонстрируется этой иллюстрацией. Система из 50 000 микроканалов шириной 30-50 микрометров (0.03-0.05 мм) пронизывает радиатор охлаждения процессора, который монтируется непосредственно на "обнажённое" ядро. Между подошвой радиатора и поверхностью ядра создаётся небольшой зазор, который в рабочем состоянии заполняется водой. От протечек систему защищает специальное уплотнение.

По системе микроканалов, очень напоминающих кровеносную систему человека, вода подаётся в рабочую полость этого импровизированного водоблока, по этой же системе (но другим каналам) нагретая вода отсасывается. Разработчики утверждают, что на обеспечение циркуляции жидкости нужно тратить гораздо меньше сил, чем в случае с обычными системами водяного охлаждения. Данный принцип был заимствован у природы. Это означает, что помпа, подающая жидкость, не обязательно должна быть мощной.

Кстати, такая микроканальная структура может использоваться и в сфере воздушного охлаждения. Например, для равномерного распределения термопасты по поверхности кристалла ядра. Микроканальная система может встраиваться в теплораспределитель процессора, она не будет сообщаться с внешним миром.

На этой фотографии показан радиатор с микроканальной структурой, работающий по принципу прямого омывания ядра. На заднем плане виднеется сам чип, который он должен охлаждать. Снизу же расположен медный радиатор весом в несколько килограмм, имеющий сопоставимую с изобретением IBM эффективность.

Разработка позволяет повысить плотность теплового потока в шесть раз по сравнению с существующими системами воздушного охлаждения. Если учесть, что процессоры становятся всё более компактными, даже без учёта возможности роста тепловыделения плотность теплового потока будет расти. Вполне возможно, новую технологию охлаждения IBM применит на своих 0.065 мкм процессорах семейства Power6, которые будут работать на частотах свыше 4.0 ГГц.