Микросхемы с алмазным охлаждением могут стать будущим
Микросхемы с алмазным охлаждением могут стать будущим
Для того чтобы значительно увеличить производительность микропроцессоров, несмотря на колоссальное выделение тепла, одна из американских компаний использует для охлаждения алмазы. В ходе экспериментов один из самых мощных чипов Nvidia вычисляет в три раза быстрее, чем это было возможно ранее. Технология изначально была разработана в Аугсбурге.
Закон Мура, согласно которому вычислительная мощность компьютерных чипов удваивается каждые два года, уже несколько лет не применяется. В основном это связано с тем, что процессоры уже не могут охлаждаться в достаточной степени, чтобы работать так быстро, как они могли бы работать в действительности. Ни основной процессор (CPU), ни графический процессор (GPU) в долгосрочной перспективе не могут работать при температуре, превышающей 100 градусов.
Поэтому ученые ищут альтернативные архитектуры. Например, специалисты Берлинского технологического института (TU Berlin) и Бостонского технологического института (MIT Boston) добились многообещающих результатов, создав прототип лазерного чипа. Используя вместо электронов частицы света (фотоны), он может работать гораздо эффективнее, чем обычные процессоры. Однако пройдет еще немало времени, прежде чем такие системы будут готовы к серийному производству. Поэтому в качестве альтернативы предпринимаются попытки найти способы более эффективного охлаждения обычных микросхем. Один из перспективных подходов предлагает американская компания, использующая для этих целей алмазы.
«Самый большой в мире алмаз» из Аугсбурга
Строго говоря, это синтетические алмазы. Шесть с половиной лет назад Университет Аугсбурга вызвал ажиотаж, вырастив в лаборатории «самый большой в мире алмаз». Однако он не был похож на настоящий драгоценный камень, так как 155-каратный алмаз представлял собой диск диаметром 92 мм.
Такая форма создается при послойном осаждении молекул углерода из плазмы с температурой в несколько тысяч градусов на иридиевую основу в реакторе при отрицательном давлении в несколько десятых долей атмосферы. Баварские ученые уже тогда поняли, что их пластины – это «идеальный материал для высокопроизводительной электроники». В 2015 году они основали компанию Augsburg Diamond Technology GmbH для коммерческой реализации своих разработок.
Увеличение тактовой частоты в два-три раза
С прошлого года Audiatec принадлежит американской компании Diamond Foundry, которая может использовать швабскую технологию для производства алмазных пластин толщиной менее трех миллиметров и диаметром 100 миллиметров. Используя этот материал в качестве охлаждения, чипы могут работать без сбоев на вдвое большей тактовой частоте, чем это возможно в других случаях, сообщил«Wall Street Journal» генеральный директор компании Мартин Рошайзен. В случае с одним из самых мощных чипов Nvidia удалось даже утроить производительность. Рошайзен – тоже немец, и в Кремниевой долине он считается одним из основателей компании.
Diamond Foundry уже произвела сотни алмазных пластин. По словам Рошайзена, его компания ведет переговоры с большинством крупнейших мировых производителей микросхем, а также с оборонными компаниями и производителями электромобилей с целью ускорения работы микросхем и электроники и минимизации занимаемой ими площади. Алмазные пластины сегодня стоят так же дешево, как и пластины из карбида кремния, которые используются для производства особо эффективных силовых полупроводников.
Есть и другой путь
Однако компания Рошайзена не является непревзойденной, пишет Wall Street Journal. Существуют компании, которые могут производить еще более крупные синтетические алмазы, используя другие процессы. Есть и другие решения. Например, компания Intel работает над размещением микрочипов на стеклянной подложке.
Это позволяет производить мегачипы, которые в принципе состоят из множества маленьких микросхем (чиплетов). Они стабильно работают при высоком энергопотреблении и связанном с ним выделении тепла. Сотрудник Intel Рахул Манепалли сообщил Wall Street Journal, что тепловыделение одного пакета достигает одного киловатта. Упаковка микросхемы площадью десять квадратных сантиметров поглощает мощность, равную мощности фена.
Арсенид бора может стать альтернативой кремнию в будущем. Хотя он и не проводит тепло так хорошо, как алмаз, но тоже является полупроводником. Поэтому из этого материала можно будет производить очень мощные микрочипы.
Энди Бехтольшайм, соучредитель компании Sun Microsystem, также может представить себе сочетание различных технологий в многослойной структуре. «Стекло сверху для быстрой связи, трехмерная стопка кремниевых слоев в центре для обработки данных и алмазная пластина снизу для отвода тепла», – сказал он в интервью Wall Street Journal.
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
