人工智能、自动驾驶汽车、物联网(IoT)和其他新兴领域的蓬勃涌现正在改变我们所知的世界。但要使潜力成为现实,计算领域的进步必须要跟上发展步伐。
要攻克这一挑战,微芯片必须持续革新,并且我们需要新的材料和技术,以推动可能性的边界。
为了应对数据爆炸,设备架构正以某种方式或形式进入第三维度。
这种三维设计方法,即部件相互堆叠,可以带来多项优势。这意味着在较小的占地面积上能够拥有更多计算资源,而且功能更高效,耗电更少。
我们的团队正在不断创造新的材料和技术,以确保能够满足未来的需求。我们正在开发定向自组装技术,以创造更小、更快、更有效的微芯片[1];我们正在解决制造3D NAND闪存[2]方面的障碍,因为数据存储需求将继续呈指数级增长。[1];随着数据存储需求继续呈指数级增长,我们正在解决制造3D NAND闪存[2]方面的障碍。
但是,伴随组件越来越小、越来越高、越来越密集,处理它们产生的热量就变得越来越重要,也越来越繁琐。它已经在改变我们对芯片设计的思考方式。过去一个芯片就够了,现在我们使用多个芯片,纯粹是为了解决热管理问题。
冷却对于保持处理器的最佳性能,以及确保内存保持快速和可靠至关重要,但它尤其昂贵且低效。
提高冷却效率的一个极具前景的途径是缩小规格。通过使用微小的微通道,可以将冷却液泵送到非常接近芯片的位置,或者在某些情况下,直接穿过芯片。但这些想法带来了新的挑战,无论是复杂性和成本、流体压力还是不规则的热管理等问题[3]。
一个研究小组提出了一项创新解决方案,完全解决了这些问题。他们已经开发出一种方法,将这些三维微通道切割到构成无数电子元件主干的硅片上[4]。通过这种方式,他们正在解决制造点的冷却问题,而且更重要的是,它可以用已经就位的生产过程来完成[4]。通过这种方式,他们正在解决制造点的冷却问题,而且更重要的是,它可以用已经就位的生产过程来完成。
此外还需要进一步的工作来将概念验证转化为大众市场和商业上可行的方案。这条道路极具前景,可以彻底改变冷却方式,使其效率大大提高,从而显著减少冷却系统不可避免产生的废水量。
目前,冷却占到了数据中心总能耗的30%以上。研究人员预测,在这种规模下,他们的方法可以将这个数字减至0.01%以下。
这项技术绝对能够称得上够“冷”够“酷”。
参考文献:
[1] https://www.merckgroup.com/cn-zh/research/science-space/envisioning-tomorrow/smarter-connected-world/dsa.html
[2] https://www.merckgroup.com/cn-zh/research/science-space/envisioning-tomorrow/smarter-connected-world/3d.html
[3] https://www.nature.com/articles/d41586-020-02503-1
[4] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2666-1