Спрос на мощность компьютеров исходит из спроса на количество вычислений. В то время, как конструкторы вносят все большую сложность в микроскопические секции микрочипов, мощность, необходимая для их работы, приближается к уровню мощности, эквивалентному внутренней части ядерного реактора.
Инженеры назвают называют количество энергии, подаваемой на площадь, плотностью мощности. Плотность мощности больших суперкомрьютеров вырастает до таких масштабов не из-за вычислительных требований, а из-за крайне малого размера чипов.
Это оказалось очередным ограничением. Передача гигантских объемов энергии на маленькую плотность мощности приводит к выделению тепла, что может, в свою очередь, привести к перегреву компонентов.
«Он должен быть чрезвычайно эффективным с очень низким уровнем шума, точно контролируемым на очень маленькой площади. Если эффективность недостаточно высока, вы перегреетесь. Если компоненты перегреются, вы не сможете обеспечить мощность».
– сказал Минджи Чен, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники и руководитель исследовательской группы Принстона.
Хотя наибольшее внимание сейчас привлекают модернизации микросхем, подача электричества на них все же важнее, и как видно, становится все более важной.
Чтобы придумать некую технологию, способную соответствовать требованиям современных систем, было поставлено 3 задачи:
- Подавать питание на как можно меньшую площадь;
- Повысить эффективность (как для сокращения затрат, так и во избежание перегрева);
- Повысить скорость переключения подачи питания между компонентами, чтобы молниеносно действующие микропроцессоры не простаивали.
«Изначально Google и Intel задавали вопрос: «Как обеспечить в 10 раз большую мощность на квадратном миллиметре кремния, не жертвуя при этом скоростью или эффективностью?»
- сказал Минджи Чен.
Исследовательская группа выполнила все три задачи. Для этого пришлось переосмыслить саму структуру микросхемы от компонентов подачи энергии до их архитектуры и управления, тотально изменив ее. Вместо традиционного "магнитного" метода обработки энергии были установлены конденсаторы. Вся схема была построена в несколько слоев. Все это привело к многочисленным проблемам в работе, но когда удалось их решить, ученые создали совершенное устройство.
«Мы измерили эффективность на полной мощности и проверили динамику. Это полностью функционирующая система, в 10 раз меньшая, чем лучшая из обычных».
#технологии #компьютер #электроника #микросхемы #PRizma