Microsoft разработва нов метод за охлаждане на микрочипове

Microsoft прави напредък с нов метод за охлаждане на микрочипове, който според компанията може да доведе до по-енергийно ефективни центрове за данни в бъдеще. Методът, наречен микрофлуидика, включва течен охладител, който тече директно в силикона. След лабораторни тестове, Microsoft установи, че тази стратегия може да премахва топлината до три пъти по-добре от студените плочи, които в момента се използват в центровете за данни. Компанията обяви тази седмица, че е успяла да разработи микрофлуидна охладителна система за сървър, който изпълнява основни услуги за симулирана среща в Microsoft Teams. Ако успеят да постигнат същия успех извън лабораторията, микрофлуидиката може да намали количеството енергия, необходимо за охлаждане на център за данни. Това може също така да доведе до по-мощни чипове, които настоящите охладителни системи биха имали трудности да предпазят от прегряване. Но все още има много фактори, които могат да повлияят на реалното въздействие на тази нова технология. В сравнение с центровете за данни от миналото, следващото поколение, което се изгражда за обучение и изпълнение на нови AI модели, съдържа по-мощни чипове. Не само че тези графични процесори използват много енергия, те също така се нагряват много. Поддържането им хладни е предизвикателство, което не само влияе върху производителността, но също така кара центровете за данни да консумират повече енергия. Обикновено център за данни може да използва вентилатори, за да премине хладен въздух над чипа. По-напреднала технология, която Microsoft използва за по-мощни чипове, включва студени плочи, направени от мед, през които тече течност. Поставете тази плоча върху чип и тя отвежда топлината. С микрофлуидното охлаждане, течността тече през канали, изрязани на гърба на чипа. Трикът е да се уверите, че каналите, с ширина около човешки косъм, са достатъчно дълбоки, за да предотвратят запушване, но не толкова дълбоки, че чипът да стане по-вероятно да се счупи. Microsoft казва, че е използвала AI, за да определи къде да насочи охладителя върху чипа, за да го охлади най-ефективно. Изрязаните дизайни също са вдъхновени от природата — имитирайки моделите на жилките на листата, например — които вече са показали колко практични са при разпределянето на вода и ресурси. Използвайки микрофлуидика, Microsoft документира 65 процента намаление на максималното повишение на температурата на силикона на графичния процесор. Предимството на микрофлуидиката е, че тя довежда течността директно до чипа, елиминирайки нуждата от защитни слоеве материали между чипа и охладителя, когато се използват студени плочи. Всеки слой, като одеяло, задържа част от топлината, и така охладителят трябва да остане по-студен, за да работи добре в студените плочи. Студената течност влиза в плочата; горещата течност излиза и трябва да бъде охладена отново. С микрофлуидиката, охладителят не трябва да бъде охладен до толкова ниска температура, което пести енергия. Микрофлуидиката може също така да позволи на център за данни да се справя по-ефективно с пиковете в търсенето. Примерно, обажданията в Teams обикновено започват на всеки час или половин час, казва Microsoft. За да се справят с тези пикове в търсенето, те може да трябва да инсталират повече сървъри, за да имат достатъчно капацитет на разположение, дори ако няма да бъдат използвани през цялото време. Алтернативата би била да позволят на съществуващите сървъри да работят по-усилено, наречено овърклокване — но това може да доведе до прегряване и повреждане на чипа. Микрофлуидното охлаждане, защото е по-ефективно, може да позволи повече овърклокване без същия риск от разтопяване на чипа. На теория, ако сървърите могат да работят по-усилено, отколкото сега, без да разтопят чиповете, център за данни може да не се нуждае от толкова много от тях. И като минимизира риска от прегряване, микрофлуидиката може също така да позволи по-плътно опаковане на сървърите в един център за данни. Това може да намали разходите, буквални и екологични, от необходимостта да се изграждат допълнителни съоръжения. Всички тези предимства могат да бъдат ключови за следващото поколение микрочипове, които се очаква да станат толкова мощни, че студените плочи може да не са достатъчни. Microsoft казва, че микрофлуидиката може също така да позволи 3D архитектура на чипове. 3D чиповете биха били дори по-мощни от днешните полу-плоски дизайни, но топлината е била пречка за осъществяването на това. С микрофлуидиката, обаче, има възможност за течност, която тече през чипа. Ефективността може също така да бъде нож с две остриета. Microsoft няма времева линия за това кога всичко това може да се случи. След още лабораторни тестове идва предизвикателството да се разбере как да се направят хардуерните и веригите за доставки промени, необходими за микрофлуидиката — например, в кой момент от производствения процес ще бъдат изрязани каналите в чиповете? За щастие, те могат да използват същия вид охладител, смес от вода и пропиленгликол, използван днес в студените плочи. Други изследователи също изучават микрофлуидиката от години. HP, например, беше награден с $3.25 милиона финансиране от Министерството на енергетиката миналата година, за да разработи своя собствена микрофлуидна охладителна технология. "Всички тези неща са добри за виждане, радваме се да ги видим, и където можем да участваме, за да ускорим нещата, сме щастливи да го направим," казва Хусам Алиса, директор на системните технологии в Cloud Operations and Innovation в Microsoft. Microsoft казва, че "се надява да помогне за прокарването на пътя за по-ефективни и устойчиви следващи поколения чипове в цялата индустрия" в последния си блог пост, възхвалявайки напредъка си в микрофлуидиката. Енергийната ефективност е от съществено значение, ако компанията иска да работи по-устойчиво. Както и други технологични компании, въглеродните емисии на Microsoft, които затоплят планетата, са нараснали, тъй като тя се насочва към генеративен AI. Но ефективността може също така да бъде нож с две остриета. Когато нещо стане по-ефективно и достъпно за използване, хората са склонни да го използват много повече и това може в крайна сметка да доведе до още по-голям екологичен отпечатък. Това е феномен, наречен парадокс на Джевънс, за който дори изпълнителният директор на Microsoft Сатя Надела е коментирал като сила, която води до по-голямо приемане на AI.