Technologia mikrofluidyczna. Chłodzenie wbudowane w krzem
Klucz pomysłu polega na wytrawianiu mikroskopijnych kanałów bezpośrednio w strukturze krzemowej procesora. Dzięki temu płyn chłodzący może docierać tam, gdzie temperatura jest najwyższa, czyli do samego serca układu. To zasadnicza różnica w porównaniu z konwencjonalnymi płytkami chłodzącymi, które działają jak zewnętrzny plaster nakładany na gorący punkt.
Czytaj też: Test KFA2 GeForce RTX 5070 Ti HOF Gaming
Co ciekawe, optymalny kształt tych mikroskopijnych kanałów nie został wybrany przypadkowo. Microsoft współpracował ze szwajcarskim startupem Corintis, który wykorzystał algorytmy sztucznej inteligencji do przeanalizowania tysięcy naturalnych wzorów przepływu, takich jak te występujące w żyłkach liści. Efektem jest geometryczna struktura naśladująca przyrodę, która ma być znacznie wydajniejsza od prostych, równoległych kanałów.
Wyniki laboratoryjne faktycznie robią wrażenie. Microsoft deklaruje redukcję szczytowej temperatury krzemu nawet o 65 procent, przy jednoczesnym trzykrotnym wzroście wydajności chłodzenia w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami. Nie mniej istotny jest aspekt energetyczny. Nowa metoda nie wymaga stosowania ekstremalnie schłodzonych cieczy, co przekłada się na mniejsze zużycie energii przez cały system chłodzący. W dobie rosnących cen prądu i nacisków na zrównoważony rozwój, ten argument może być kluczowy dla przyszłego wdrożenia.
Czytaj też: Po latach YouTube oddaje kontrolę w ręce użytkowników. Google wprowadza zmiany które ucieszą miliony widzów
Technologia była testowana w praktycznych warunkach, na serwerach obsługujących symulowane obciążenia aplikacji Teams. Microsoft twierdzi, że system lepiej radzi sobie z nierównomiernym rozkładem ciepła na powierzchni procesora, co pozwala na utrzymanie wyższej wydajności podczas nagłych skoków obciążenia.
Prawdziwy potencjał tej metody ujawnia się w kontekście projektowania zaawansowanych architektur 3D. Mikrofluidyczne kanały mogłyby zostać umieszczone pomiędzy warstwami krzemu, które w takich procesorach mogą być oddalone od siebie o mniej niż 300 mikrometrów. To otwiera drogę do tworzenia gęstszych i bardziej wydajnych układów. Co więcej, koncepcja zakłada wykorzystanie specjalnych płynów, które nie tylko odprowadzają ciepło, ale również dostarczają energię elektryczną. Takie zintegrowane podejście mogłoby częściowo wyeliminować potrzebę stosowania skomplikowanych pionowych połączeń przez krzem (TSV) przeznaczonych na zasilanie, uwalniając cenną przestrzeń na dodatkowe połączenia danych.
Microsoft podkreśla, że nie jest to jedynie eksperyment naukowy, ale technologia gotowa do pełnoskalowej produkcji w ramach ich własnych procesów rozwoju chipów. Firma oferuje również licencjonowanie rozwiązania innym podmiotom przez Microsoft Technology Licensing, co może przyspieszyć jego adopcję w branży. Trzeba jednak pamiętać, że wytrawianie dodatkowej, skomplikowanej struktury wewnątrz chipa wiąże się z wyższymi kosztami produkcji. Microsoft ma na to odpowiedź – proponuje tworzenie oddzielnej, mikrofluidycznej płyty chłodzącej, która mogłaby być montowana na jednym lub kilku standardowych procesorach.
Microsoft nie jest jedyną firmą badającą tego typu rozwiązania, ponieważ podobne patenty posiada między innymi IBM. Pierwsze prototypy zaprezentowano już w 2022 roku, co świadczy o pewnym stopniu zaawansowania prac, ale wdrożenie na masową skalę zawsze wiąże się z wyzwaniami. Jeśli jednak technologia spełni pokładane w niej nadzieje, może stać się kamieniem milowym dla centrów danych, pozwalając na upakowanie większej mocy obliczeniowej na mniejszej przestrzeni przy jednoczesnej redukcji śladu węglowego. W świecie zachłannym na dane i moc obliczeniową, każdy krok w tym kierunku jest na wagę złota.