В Microsoft разработали технологию микрофлюидного охлаждения чипов, которая отводит тепло более эффективно и может снизить тепловую нагрузку, создаваемую рабочими процессами искусственного интеллекта.
Инженеры Microsoft придумали новый способ охлаждения центров обработки данных (ЦОД), который может предотвратить выход из строя следующего поколения оборудования для искусственного интеллекта (ИИ) из-за перегрева.
Технология основана на микрофлюидике (управление потоками жидкости в каналах микрометрового размера) и предполагает прокачку жидкого хладагента через крошечные каналы, вытравленные непосредственно в кремниевых чипах.
Читайте: Революция в микромеханике – Световые двигатели размером с человеческий волос
Пределы традиционных технологий
В своём заявлении представители Microsoft сообщили, что эта технология в три раза эффективнее отводит тепло по сравнению с традиционными методами охлаждения ЦОД с использованием «холодных пластин» («cold plate»).
Компания надеется, что микрофлюидика позволит центрам обработки данных справляться с более интенсивными вычислительными нагрузками без риска перегрева, особенно по мере выхода на рынок новых, более мощных процессоров для ИИ.
Они выделяют гораздо больше тепла, чем компьютерные чипы предыдущих поколений, и в Microsoft предупреждают, что нынешние технологии охлаждения могут исчерпать свои возможности по повышению производительности ЦОД «всего через несколько лет».
«Если вы всё ещё сильно зависите от традиционной технологии холодных пластин, вы зашли в тупик, — заявил старший технический руководитель программ в Microsoft Саши Маджети. — Уже через 5 лет это может стать потолком производительности».
Графические процессоры (GPU) часто используются в центрах обработки данных, поскольку они могут выполнять множество вычислений параллельно. Это делает их идеальными для работы ИИ и других ресурсоёмких задач.
Для предотвращения перегрева GPU обычно охлаждаются с помощью металлических холодных пластин.
Они устанавливаются поверх корпуса чипа и обеспечивают циркуляцию хладагента над ним и вокруг него для отвода тепла. Однако холодные пластины отделены от кремния несколькими слоями, что ограничивает количество тепла, которое они могут отвести от чипа.
Инновационное решение охлаждения на уровне кристалла
Технология микрофлюидики от Microsoft предполагает вытравливание канавок размером с человеческий волос прямо на кристалле кремния.
Когда хладагент подаётся напрямую к кристаллу по этой микроскопической системе каналов, тепло отводится гораздо эффективнее. Прототип чипа Microsoft уже прошёл четыре итерации проектирования.
Microsoft сотрудничала со швейцарским стартапом Corintis для разработки компоновки, вдохновлённой прожилками листьев и крыльями бабочек — узорами, которые эффективнее распределяют жидкость по разветвлённым путям, а не по прямым линиям.
Цель состояла в том, чтобы точнее достигать горячих точек и избежать засорения или растрескивания кремния. Модель искусственного интеллекта оптимизировала эти пути охлаждения, используя тепловые карты, чтобы показать, где на процессоре температура обычно была самой высокой.
Затем инженеры протестировали разработку на GPU, работающем в симулированной нагрузке Microsoft Teams — смеси видео-, аудио- и транскрипционных сервисов, используемой для отражения типичных условий работы ЦОД.
По словам представителей Microsoft, помимо более эффективного отвода тепла, микрофлюидная система охлаждения снизила пиковый рост температуры в кремнии ГП на 65%.
Будущие возможности и перспективы
Помимо улучшения термоконтроля, Microsoft надеется, что микрофлюидика позволит осуществлять разгон (увеличение тактовой частоты процессора), то есть безопасно превышать штатные рабочие лимиты чипов, не опасаясь их сжечь.
«При пиковых нагрузках мы хотим иметь возможность разгонять процессоры, — сказал в заявлении Джим Кливейн, технический специалист в Microsoft 365 Core Management. — Микрофлюидика позволит нам делать это, не беспокоясь о расплавлении чипа, потому что это более эффективный способ его охлаждения».
Сейчас компания изучает, как применить микрофлюидику к собственным чипам Cobalt и Maia, и будет работать с производственными партнёрами для более широкого внедрения технологии.
В будущем возможно применение для охлаждения чипов с 3D-компоновкой (чипы, в которых несколько слоёв кремниевых кристаллов уложены друг на друга), которые очень сложно проектировать из-за накопления тепла между слоями.
«Мы хотим, чтобы микрофлюидика стала чем-то, что делают всё, а не только мы, — сказал Кливейн. — Чем больше людей её внедрит, тем лучше, тем быстрее будет развиваться технология, и тем лучше будет для нас, для наших клиентов, для всех».
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU