Vodno hlajenje v čipu

Raziskovalci s švicarske raziskovalne univerze EPFL v Laussani so demonstrirali nov način vodnega hlajenja čipov, kjer hladilna tekočina teče skozi čip (on-chip liquid cooling). Medtem ko sam koncept ni nov, so to pot prvi uspeli ustrezne kanale zgraditi že pri samem litografskem postopku izgradnje čipa. Pri klasičnem vodnem hlajenju je namreč še vedno treba zagotoviti ustrezen prenos toplote od mesta nastanka (torej v čipu) do njegove površine, da jo lahko tam pobere hladilna tekočina. Taki sistemi niso le okorni, temveč imajo tudi omejitve, koliko toplote lahko odvedejo. Te omejitve so eden izmed razlogov, da se je frekvenca čipov bolj ali manj ustavila (ni pa to glavni razlog), prav tako pa omejuje število jeder in nadaljnjo miniaturizacijo (spet, ni edini razlog).

Če pa v čip že med proizvodnjo vstavimo ustrezne kanale, skozi katere črpamo hladilno tekočino, toploto zajemamo in odvajamo bliže mestu nastanka. Hkrati novi način terja bistveno nižjo porabo energije za hlajenje, saj so pretoki lahko precej manjši. Črpalke se tudi segrevajo daleč od čipa, zato ga ne grejejo. In to je eden od ključnih faktorjev projekta, saj je seveda električne energije faktor, ki ga je treba upoštevati. V modernih podatkovnih centrih je ta lahko tudi pod 10 % glede na računsko moč, a v povprečju so številke tudi do 30 % vse porabljene energije.

Pristop so poizkusili na čipih iz galijevega nitrida (GaN), ker ti zmorejo višje frekvence od silicijevih čipov. S posebno tehniko izdelave čipov so uspeli doseči prenos 1700 W toplote na kvadratni centimeter (čipa), kar je temperatura čipa držalo pod 60 °C. Potrebovali so zgolj 0,57 W moči za črpalko. V praksi so preizkusili čip, ki so mu odvajali 176 W, za kar so potrebovali pretoke okrog mililitra na sekundo. Pri tem so ustrezno dizajnirali tako čip, da so največje vire toplote ustrezno razmejili, kakor tudi kanale, da so šli mimo virov toplote.