CPU rovente? IBM ha il super dissipatore

CPU rovente? IBM ha il super dissipatore

I ricercatori di Big Blue hanno mostrato un nuovo sistema di dissipazione del calore che, non più costoso di un buon sistema di refrigerazione ad acqua, promette maggiore efficienza e minori consumi di energia
I ricercatori di Big Blue hanno mostrato un nuovo sistema di dissipazione del calore che, non più costoso di un buon sistema di refrigerazione ad acqua, promette maggiore efficienza e minori consumi di energia

Londra – Un burlone direbbe che la seconda applicazione più utile di un processore per computer è quella di fornelletto elettrico: pochi minuti, ed un uovo è fritto. La generazione del calore, e la sua dissipazione, è in effetti uno dei maggiori problemi che devono affrontare i progettisti di chip e di computer, inclusa IBM .

I ricercatori di Big Blue hanno messo a punto una nuova tecnologia per il raffredamento dei processori, chiamata interfaccia ad alta conduttività termica che, rispetto ai metodi attuali, promette un sostanziale progresso nella rimozione del calore . L'approccio utilizzato da IBM affronta il problema dal punto di vista della connessione tra il chip e i vari componenti di raffreddamento attualmente utilizzati per la rimozione del calore, tra i quali i dissipatori (attivi o passivi).

Come ben sanno coloro che smanettano con i componenti hardware del PC, sulla superficie del processore a contatto con il dissipatore viene generalmente applicata una pasta viscosa termoconduttiva la cui funzione è quella di riempire le irregolarità del metallo e garantire l'espansione e la contrazione dei chip dovute ai cicli termici. La pasta viene applicata in uno strato molto sottile per consentire un efficiente trasporto del calore dal chip ai componenti di raffreddamento. Tuttavia, IBM afferma che uno strato troppo sottile di pasta potrebbe danneggiare o addirittura provocare la rottura del chip .

Servendosi della nanotecnologia, i ricercatori di IBM hanno sviluppato una sorta di capsula per il chip con una rete di canali ramificati ad albero sulla superficie (v. immagine a lato). Il modello è stato ideato in modo che la pasta si espanda sulla superficie del chip in modo assai più uniforme rispetto ai metodi tradizionali e con meno pressione: ciò consente, secondo il colosso di Armonk, di migliorare il trasporto del calore attraverso l'interfaccia fino a dieci volte.

Gli ideatori del dispositivo affermano di aver preso in prestito l'idea dalla biologia . In natura si possono infatti trovare vari sistemi di canali gerarchici, ad esempio le foglie dell'albero, le radici o il sistema circolatorio dell'uomo, che sono in grado di servire grossi volumi di liquido con poca energia: il che è di fondamentale importanza per tutti gli organismi di dimensioni superiori a pochi millimetri. I vecchi sistemi di irrigazione dell'acqua sfruttavano questo stesso approccio.

Un prototipo del sistema di raffreddamento (v. immagine a lato), messo a punto dallo Zurich Research Laboratory di IBM, è stato presentato all'evento londinese BroadGroup Power and Cooling Summit , e presentato come una soluzione “per migliorare le performance di raffreddamento dei sistemi informatici di questa e della futura generazione”.

Big Blue ha spiegato che il problema del raffreddamento rappresenta una delle limitazioni più serie della prestazione totale dei chip. I chip a performance elevate di oggi generano già una potenza specifica pari a 100 Watt per centimetro quadrato, un ordine di grandezza superiore a quello di una comune piastra di cottura . I chip del futuro potranno raggiungere densità di potenza anche superiori, creando temperature di superficie prossime a quelle del sole quando non raffreddati (circa 6.000 gradi centigradi ). “Le tecnologie di raffreddamento attuali, basate soprattutto sulla convezione di aria forzata (ventole) attraverso le alette dei dissipatori di calore, hanno molti limiti, primo fra tutti la scarsa affidabilità nel tempo”, ha affermato IBM. “A peggiorare le cose, il fatto che l'energia necessaria per raffreddare i sistemi informatici si avvicina rapidamente alla potenza utilizzata per i calcoli, quasi raddoppiando il fabbisogno energetico complessivo.

Il problema energetico acquisisce particolare importanza per le aziende di medie e grandi dimensioni, i cui data center richiedono spesso sistemi di refrigerazione costosi e ingombranti.

Guardando oltre i limiti dei sistemi di raffreddamento ad aria, i ricercatori di Zurigo stanno estendendo il concetto di progettazione del canale ramificato e stanno sviluppando una nuova tecnica per il raffreddamento ad acqua (V. immagine a lato). Questo nuovo approccio spruzza l'acqua sulla parte posteriore del chip e la risucchia in un sistema chiuso tramite 50.000 ugelli molto piccoli e una complicata architettura di ritorno ramificata ad albero.

“Sviluppando un sistema perfettamente isolato, non esiste alcun timore che il refrigerante penetri nell'elettronica presente sui chip”, hanno assicurato i ricercatori.

Il team di IBM è inoltre riuscito a migliorare le capacità di raffreddamento del sistema escogitando dei modi per applicarlo direttamente alla parte posteriore del chip ed evitare quindi il posizionamento delle interfacce termiche resistive tra il sistema di raffreddamento e il silicio.

Dai primi risultati di laboratorio è risultato che la potenza di raffreddamento specifica può arrivare fino a 370 Watt per centimetro quadrato utilizzando l'acqua come refrigerante. Un risultato, secondo IBM, sei volte superiore a quanto si ottiene con le tecniche di raffreddamento ad aria (ccon capacità di raffreddamento di circa 75 Watt per centimetro quadrato), inoltre il sistema consuma una frazione dell'energia assorbita da un comune refrigeratore a liquido.

Link copiato negli appunti

Ti potrebbe interessare

26 10 2006
Link copiato negli appunti