Ученые из IBM считают, что радикально улучшив отвод тепла от микросхем, можно одним выстрелом убить сразу двух зайцев. Во-первых, продвинуться на пути миниатюризации вычислительных комплексов, а во-вторых, серьезно снизить стоимость эксплуатации суперкомпьютерных комплексов и центров хранения/обработки данных. По предварительным данным, потребуется 10-15 лет, чтобы утрамбовать такую систему в кубик сахара.
Дело в том, что современные серийные процессоры обладают теплоотдачей 50-100 ватт на квадратный сантиметр площади, что на порядок больше, чем у конфорок электрической кухонной плиты. Если чип вовремя не отключить, без охлаждения он очень быстро выходит из строя.
В поиске наилучшей схемы IBM обратилась к природным патентам. Специалисты вдохновились кровеносной системой человека. В ней крупные артерии несут насыщенную кислородом кровь к периферии организма. В комплексе от IBM крупные трубки постепенно ветвятся на все более мелкие, по мере того как вода поступает к ключевым местам компьютерных плат. Но главное – на процессоре установлен тонкий бутерброд с лабиринтом из отверстий. По мере приближения к поверхности чипа водяной поток расходится по мелким каналам поперечником в доли миллиметра.
Аналогичная сеть капилляров и трубок собирает нагретую воду. При этом температура подходящей жидкости равна 60 градусам Цельсия, а уходящей — 65-68 °C. Рабочая же температура чипа не превышает 80-85 градусов.
Прототипом крупных ЭВМ с такой системой охлаждения стал суперкомпьютер Aquasar, запущенный в мае 2010 года. Это совместное детище европейского исследовательского отделения IBM (IBM Research – Zurich) и швейцарского федерального технического университета (ETH Zürich), где и расположена удивительная машина. Аппарат размером с крупный холодильник представляет собой кластер из 42 серверов двух моделей (QS22 и HS22). 28 из них (22 QS22 и 6 HS22) оборудованы инновационным водяным охлаждением, а остальные (11 QS22 и 3 HS22) — обычным воздушным. Это сделано для сравнения двух технологий в равных условиях.
Технология охлаждения "Аквазара" масштабируется до машин петафлопного класса. Но для IBM это только исследовательский полигон. Испытания компьютера помогут инженерам и ученым в разработке еще более "уплотненных" машин.
Доктор Бруно Мишель (Bruno Michel), руководящий в IBM Research — Zurich исследованиями по системам охлаждения чипов, один из главных авторов "Аквазара", говорит: "Мы планируем, что за 10-15 лет сможем утрамбовать такую систему в кубик сахара".
Чтобы достичь уровня "кубика сахара", IBM намерена создать чипы, в которых сразу несколько процессоров сложены один на другой практически без зазора. Между такими схемами будут проложены разветвленные сети водяных каналов толщиной с человеческий волос.
Столь плотная упаковка решит сразу несколько проблем: радикально сократится расстояние между чипами, что благотворно скажется на скорости вычислений, уменьшится длина соединений (будет ниже энергопотребление), общий размер компьютера окажется скромнее.
Этот подход IBM уже апробирует в своих лабораториях. Пару лет назад она сумела организовать охлаждение трехмерного чипа, а позже построила сэндвич из четырех процессоров. С такими устройствами компания намерена отработать тончайшие каналы для подвода воды, а еще вертикальные электрические связи между слоями схем (они должны быть водонепроницаемы).
Компьютер такого рода должен оказаться быстрым, компактным и "зеленым". Последнему обстоятельству обрадуются не только экологи. "В будущем компьютеры будут доминировать сообразно энергетическим затратам — работа дата-центра будет обходиться дороже, чем его постройка", — прогнозирует Мишель.
Собственно, уже сейчас владельцы мощных конгломератов компьютеров ощущают на своих кошельках, сколь немало стоит подпитывать "прогресс" из розетки. По оценке аналитической компании IDC, в прошлом году дата-центры Земли "сожгли" 330 тераватт-часов или примерно два процента от мировой выработки электроэнергии.
По материалам сайта Membrana.
|
