Вот тогда уж будет разгон…

В американском городе Санта-Фе с 13 по 16 января прошла первая научно-техническая конференция «THERMES-2002» или «Тепловые проблемы электронных систем следующего поколения» (Thermal Challenges in Next Generation Electronic Systems).

И название форума, и сам факт его организации свидетельствуют об обостренном интересе, проявляемый ныне электронной индустрией, к проблемам охлаждения микросхем. Как известно, повышенное тепловыделение является неизбежным спутником прогресса в быстродействии и миниатюризации чипов. Поэтому международное сообщество инженеров и ученых сочло целесообразным учредить новый специализированный форум, сфокусировав внимание на последних достижениях и тенденциях в управлении теплообменом электронных систем.

Вряд ли можно говорить, что на конференции в Санта-Фе прозвучали революционно-новые идеи. Скорее наоборот, была продемонстрирована тенденция возвращения к идеям давно известным, но отодвинутым в свое время по причине их неактуальности. Например, термоакустические устройства известны и изучаются физиками еще с XIX века, однако для охлаждения микросхем лишь совсем недавно попытались применить конструкцию, где тепло отводится «поющими» пластинам внутри камеры-резонатора. Группой Ореста Симко (Orest Symko) из Университета Юты уже изготовлены два прототипа — размером 4 сантиметра и 1,5 миллиметра. Характерное гудение более крупного «холодильника» некоторые люди могут слышать, однако меньшее по величине устройство «поет» уже на ультразвуковой частоте 21 КГц. Термоакустические рефрижераторы способны понижать температуру чипов на 10-20 градусов по Цельсию, и в ближайшие полгода разработчики собираются представить образец для промышленного производства.

Концептуально не новы и другие альтернативные идеи, такие как, к примеру, «микро-вееры» на основе пьезоэффекта, достаточно активно разрабатывавшиеся еще в 1970-е годы. В настоящее время такие конструкции вновь переживают волну повышенного интереса благодаря неисчерпаемым возможностям миниатюризации и минимализации энергопотребления. Но подобные системы могут понизить температуру лишь незначительно.

Если же говорить об эффективном охлаждении микроэлектронных систем, то, похоже, на сегодняшний день ничто не способно сравниться с жидкостным теплоотводом. Ни термоакустические, ни пьезоэлектрические, ни сравнительно новые термоэлектрические системы пока не могут снимать, скажем, по 200 ватт энергии с квадратного сантиметра микросхемы. А подобные показатели были бы для современной электронной индустрии очень кстати. При этом еще лет 20 назад предварительные испытания продемонстрировали, что системы водяного охлаждения для чипов позволяют отводить с квадратного сантиметра до киловатта тепла. Но, во-первых, столь серьезные показатели в те годы были никому не нужны, а во-вторых, когда мощные микрохолодильники потребовались, во весь рост встала сложнейшая инженерная задача — прокачивать охлаждающую жидкость через шланги толщиной в человеческий волос.

Ныне группой Кена Гудсона (Ken Goodson) из Стэнфордского университета, создавшей микромашинную помпу (см. фото), принципиально решена и эта проблема. Поэтому в Стэнфорде уверены, что будущее микросхем — это непременно жидкостное охлаждение. Вот тогда-то и начнется настоящий разгон процессоров...

Материал был любезно предоставлен
еженедельником «Компьютерра».