Madrid - 05 jun 2008: Los investigadores de IBM (NYSE: IBM), en colaboración con el Fraunhofer Institute de Berlín, han mostrado el prototipo de un innovador sistema de refrigeración por agua para los chips 3D. Este sistema permitirá reducir significativamente la energía que consumen los equipos de hardware en los centros de datos.
El sistema consiste en hacer pasar agua, a través de diminutos canales, entre los circuitos y componentes de memoria de los chips. Dichos circuitos se encuentran apilados en capas, formando un cubo, a diferencia de la tecnología actual, en la que los chips son planos. Este diseño de capas, denominadas pilas de chips 3D – ofrece un gran potencial a la hora de mejorar el rendimiento de los chips.
El anuncio reafirma el liderazgo conseguido hace un año por IBM en tecnología avanzada para apilar procesadores, al conseguir dividir por 1000 la distancia que tiene que recorrer la información en un chip y añadir hasta 100 canales más para que fluyan los datos, en comparación con los chips de 2D.
Las pilas de chips 3D tendrían una disipación de calor total cercana a 1 kilovatio –10 veces más que el calor generado por una placa eléctrica – en un área de 4 centímetros cuadrados y un grosor aproximado de 1 milímetro. Además, cada capa plantea una nueva barrera para extraer el calor.
Tomas Brunschwiler, líder del proyecto en el laboratorio de investigación de IBM en Zurich, y su equipo, han canalizado agua en estructuras de refrigeración tan delgadas como un cabello humano (50 micras), situadas entre las capas de chips, para extraer el calor con la máxima eficiencia del lugar donde se genera. A través de las excelentes cualidades termofísicas del agua, los científicos han podido demostrar un rendimiento en refrigeración de hasta 180 W/cm2 por capa, en una pila de un tamaño típico de 4 cm2.
Especificaciones tecnológicas
En estos experimentos, los científicos canalizaron el agua a través de un vehículo de prueba de 1 x 1 cm, consistente en una capa de refrigeración situada entre dos matrices o fuentes de calor. La capa de refrigeración mide sólo unas 100 micras de altura y aloja 10.000 interconexiones verticales por cm2.
El equipo superó las dificultades técnicas para diseñar un sistema que lograra el máximo flujo de agua en las capas, consiguiendo sellar herméticamente las interconexiones para evitar que el agua provocara cortocircuitos. La complejidad de un sistema de ese tipo se asemeja a la de un cerebro humano, donde se entremezclan millones de nervios y neuronas de transmisiones de señales que comparten un espacio común con las decenas de miles de vasos sanguíneos que refrigeran y suministran energía.
Actualmente, Brunschwiler y su equipo trabajan para optimizar sistemas de refrigeración para chips de dimensiones aún más pequeñas y con más interconexiones. También están investigando otras estructuras sofisticadas para refrigerar puntos calientes.
Innovaciones en refrigeración de chips en IBM Research
Este reciente avance es parte de los ambiciosos esfuerzos de investigación de IBM en tecnologías de refrigeración que consigan reutilizar el calor generado por los centros de datos recogiendo el agua cuando está más caliente y canalizándola hacia los sistemas de agua caliente y calefacción del edificio. Este anuncio supone un paso importante hacia ese objetivo al haber conseguido llevar el agua a las partes más calientes del chip, donde la refrigeración es fundamental.
Imitando los conceptos de eficiencia de la naturaleza y combinándolos con su larga experiencia en transferencia de calor y masa a escala microscópica, así como en técnicas de microfabricación, los investigadores de IBM han desarrollado una nueva especie de tecnologías de refrigeración de chips altamente eficientes que tienen el potencial de resolver los problemas de refrigeración de las próximas generaciones de chips eficientes de alto rendimiento.
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