Ученые из Федеральной политехнической школы (Ecole
Polytechnique Fédérale de Lausanne) в Лозанне (Швейцария) в
сотрудничестве с высшей технической школой в Цюрихе и исследовательским
подразделением компании IBM разработали новую технологию изготовления
микрочипов. Отдача новых микросхем при аналогичном энергопотреблении и размерах
должна вырасти в 10 раз.
Разработчики новых чипов и систем охлаждения для них
планируют ввести в эксплуатацию первые рабочие объемные чипы для
суперкомпьютеров уже в 2015 г. К 2020 году планируется внедрить новую систему
охлаждения, которая поможет еще больше повысить производительность новых чипов.
Новые трехмерные чипы основаны на уже привычной концепции
многоядерных процессоров. Главное отличие новых схем заключается в упаковке
ядер – если в нынешних многоядерных процессорах все компоненты расположены на
одной плоскости, швейцарские ученые предлагают размещать их в стопке – друг над
другом. Преимущество такой упаковки заключается в возможности создания
множества каналов передачи данных между ядрами. Плотность соединений между
слоями микросхемы может составлять от 100 до 10’000 контактов на квадратный
миллиметр. По расчетам ученых, это поможет в 10 раз ускорить обмен данными
между ядрами, а также снизить потребление энергии и нагрев электронных
компонентов.
Вертикальная упаковка – не новая идея, попытки создать
подобные микросхемы предпринимают разработчики практически всех стран мира.
Главная особенность швейцарских прототипов заключается в охлаждении: несмотря на
повышенную энергоэффективность, эти процессоры все равно сильно нагреваются.
Авторы предлагают вставлять между слоями микросхемы миниатюрные каналы
диаметром 50 микрон. Эти микроканалы содержат охлаждающую жидкость, которая
выходит из микросхемы в состоянии пара, возвращается в жидкое состояние с
помощью специального конденсирующего устройства, а затем закачивается обратно в
процессор. Уже в следующем году прототип новой системы охлаждения планируется
испытать в условиях рабочей нагрузки, но без процессора.
Как считает Джон Том (John R. Thome), руководитель группы,
создающей новаторские системы охлаждения для объемных чипов, сейчас центры
обработки данных в США потребляют до 2% всей вырабатываемой электроэнергии. Мы уже однажды писали,
что система охлаждения одного из вычислительных центров в Швейцарии позволяет
отапливать целый городской бассейн. Каждые 5 лет потребление энергии в таких
центрах удваивается, так что при сохранении нынешних темпов роста центры
обработки данных только в США будут потреблять столько энергии, сколько сейчас
потребляет вся страна. Именно поэтому объемные микросхемы с их пониженным
энергопотреблением так важны для мировой экономики и экологии – внедрение новых
процессоров с эффективными системами охлаждения позволит
существенно снизить расходы электроэнергии, и, как следствие, нагрузку на
окружающую среду.
Подробнее о технологии создания объемных многоядерных
процессоров с инновационными системами охлаждения в рамках проекта CMOSAIC
можно прочитать в обзоре на сайте
PhysORG.
|
