Microsoft научила чипы «потеть»: микрожидкость охлаждает кремний втрое быстрее привычных методов

Microsoft представила технологию охлаждения, которая может серьёзно изменить подход к созданию оборудования для искусственного интеллекта. Компания успешно испытала систему микро-жидкостного охлаждения: в чипах формируются ультратонкие каналы, по которым жидкость проходит прямо по поверхности кремния и мгновенно отводит тепло.

Испытания показали, что новая схема работает в три раза эффективнее, чем современные холодные пластины. Такие пластины сегодня применяются в дата-центрах: они накладываются сверху на чип, но между ними всегда остаются промежуточные слои, снижающие эффективность теплоотвода. В случае микро-жидкостного подхода барьер исчезает — жидкость контактирует непосредственно с кремнием и точечно снимает перегрев.

Инженеры Microsoft также задействовали алгоритмы искусственного интеллекта, чтобы анализировать уникальные тепловые профили и направлять поток охлаждающей жидкости именно туда, где образуются критические зоны. По результатам испытаний температура графического процессора снижалась на 65 процентов по сравнению с исходным ростом при пиковой нагрузке.

Работоспособность концепции проверяли на сервере, имитирующем одновременные сеансы Teams. Такой тест показал, что технология способна поддерживать высокую плотность вычислений при меньших габаритах оборудования. В Microsoft считают, что это позволит создавать более компактные и производительные системы, которые будут одновременно экономить место и предоставлять пользователям больше возможностей. Следующим этапом компания назвала испытания надёжности: инженеры уже доказали, что схема охлаждения работает, и теперь задача — убедиться в её долговечности.

Над проектом корпорация работала совместно со стартапом Corintis из Швейцарии. Совместные исследования позволили выработать дизайн каналов, вдохновлённый строением листьев растений: разветвлённая сеть, напоминающая жилки, обеспечила лучшую циркуляцию жидкости и более точное охлаждение горячих точек, чем прямолинейные каналы.

Разработка потребовала высокой точности. Каналы в кремнии должны быть достаточно глубокими для прохождения жидкости, но при этом не разрушать структуру. За год протестировали четыре разных варианта конфигурации. Параллельно создавались герметичные корпуса для чипов, отрабатывались методы травления и интеграции процесса в существующую цепочку производства полупроводников.

Эффективность микро-жидкостного охлаждения выходит за рамки одного кристалла. В Microsoft подчёркивают, что вся инфраструктура цифровых сервисов строится на аппаратной базе, и её надёжность, экономичность и стабильность напрямую определяют возможности облака. Более продуктивное охлаждение означает меньше затрат энергии, более компактные серверные стойки и возможность безопасно работать с нагрузками, которые сегодня считаются слишком горячими. Это также даёт шанс сократить строительство новых дата-центров, так как увеличивается плотность размещения оборудования.

Перспективы включают и использование технологии в трёхмерных чипах, где несколько слоёв кремния укладываются друг на друга. Для таких конструкций традиционные методы отвода тепла не подходят, а микро-жидкостная система может стать ключом к их реализации. В Microsoft подчёркивают, что эффективность и упрощение конструкции открывают дорогу к новым архитектурам, которые ранее оставались недостижимыми.

Компания рассчитывает, что подход не останется эксклюзивным и будет применяться по всей отрасли. В корпорации заявляют: микро-жидкостное охлаждение должно стать стандартом, а не экспериментальной технологией, доступной только одним игрокам рынка.