Sıvı soğutma çözümünde Mikrokanal Chip Soğutma Teknolojisi uygulaması
Sıvı soğutma, veri merkezlerinin geleceğidir. Hava, veri salonuna ulaşan güç yoğunluğunu kaldıramadığından bağlantıya yüksek termal kapasiteye sahip yoğun bir sıvı akıyor. IT ekipmanının ısı yoğunluğu arttıkça sıvı ona yaklaşır. Peki sıvılar ne kadar yaklaşabilir? Veri merkezi dolaplarının arka kapısından su sirkülasyon sisteminin çalıştırılması yaygın olarak kabul edilmektedir. Daha sonra sistem, GPU'lar veya CPU'lar gibi özellikle sıcak bileşenlerin üzerindeki suyu soğuk panele sirküle etmeye devam ediyor. Ek olarak, daldırma sistemi rafın tamamını dielektrik sıvıya batırır, böylece soğutucu sistemin her parçasıyla temas edebilir. Ana tedarikçiler artık daldırma için optimize edilmiş sunucular sunuyor.
1981'de Stanford Üniversitesi'nden araştırmacılar David Tuckerman ve RF Pease, ısıyı daha etkili bir şekilde uzaklaştırmak için soğutuculara küçük "mikrokanallar" kazımayı önerdi. Küçük kanallar daha geniş bir yüzey alanına sahiptir ve ısıyı daha etkili bir şekilde giderebilir. Isı emicilerin VLSI yongalarının bir bileşeni olabileceğini öne sürüyorlar ve yaptıkları gösteri, mikro kanallı ısı emicilerin metrekare başına 800 W'lık etkileyici bir ısı akışını destekleyebileceğini gösteriyor.
Yarı iletken imalatının gelişmesi ve üç boyutlu yapılara girmesiyle entegre soğutma ve işleme fikri daha pratik hale geldi. 1980'lerden itibaren üreticiler silikon çiplerin üzerine birden fazla bileşeni yerleştirmeye çalıştı. Çok katmanlı silikon yongaların üzerinde kanallar oluşturmak, soğutma için hızlı ve en uygun yöntem olabilir; çünkü bu, bir ısı emici üzerindeki kanatçıklara benzer küçük oyukların basitçe uygulanmasıyla başlayabilir. Ancak bu fikir pek ilgi görmedi çünkü çip tedarikçileri aktif bileşenleri istiflemek için 3D teknolojisini kullanmayı umuyorlar. Bu yöntem artık yüksek yoğunluklu bellek tarafından kabul ediliyor ve Nvidia patentleri, bunun GPU'ları istifleme amaçlı olabileceğini gösteriyor.
Araştırmacılar birkaç yıldır mikroakışkan kanalları silikon çiplerin yüzeyine kazımak üzerinde çalışıyorlar. Georgia Teknoloji Enstitüsü'nden bir ekip, transistörün silikon üzerinde çalıştığı yerden yalnızca birkaç yüz mikrometre uzakta bulunan, entegre mikroakışkan soğutma katmanına sahip bir FPGA yongasını potansiyel olarak ilk üreten kişi olmak için 2015 yılında Intel ile işbirliği yaptı. Georgia Teknoloji Enstitüsü'nde ekip lideri Profesör Muhannad Bakir bir basın açıklamasında, "Sıvıyı transistörden yalnızca birkaç yüz mikrometre uzağa soğutarak silikon çipin üstündeki ısı emiciyi ortadan kaldırdık" dedi. Mikroakışkan soğutmanın doğrudan ve güvenilir bir şekilde silikona entegre edilmesinin, yeni nesil elektronik ürünler için çığır açıcı bir teknoloji olacağına inanıyoruz.
Çipin içinde, ısının üretildiği her transistör cihazının aktif kısmının sadece birkaç mikrometre altına yerleştirilen 3 boyutlu bir mikroakışkan soğutma kanalları ağı tasarlandı. Bu yöntem soğutma performansını 50 kat artırabilir. Mikrokanallar, sıvıları doğrudan sıcak noktalara taşır ve santimetre kare başına 1,7 kW'lık şaşırtıcı bir güç yoğunluğunu yönetir. Bu, metrekare başına 17 MW'a eşdeğerdir; bu, mevcut GPU ısı akışının birkaç katıdır.
Isı dağıtımının zorluğu, günümüzün en büyük çiplerinin tüm transistörleri aynı anda kullanamayacağı, aksi takdirde aşırı ısınacakları anlamına geliyor. Mikroakışkanların uygulanması çip performansını ve verimliliğini artırabilir. Enerji yoğun soğutma sistemlerine ihtiyaç duymadan veri merkezlerini daha verimli çalıştırmak mümkün.
