時間:2020-03-04 14:51　來源:網(wǎng)站原創(chuàng)　作者:佚名　點擊:次

為了解決3D芯片堆疊時的液體冷卻問題，美國國防部先進研究計劃署(DARPA)與IBM智慧與合力、喬治亞理工學院合作展開芯片內/芯片間增強冷卻計劃喜愛，如今已經(jīng)開發(fā)出一種使用絕緣介電質制冷劑(以取代水)的途徑。
負責打造該原型機的研究人員說開放要求，這種方法能將制冷劑泵送至整個微流體芯片通道向好態勢，從而降低了冷卻超級電腦CPU的成本，并經(jīng)由在每個磊晶之間安全地泵送制冷劑服務機製，即使是最厚的3D芯片堆疊內部都能加以冷卻貢獻力量。

DARPA的ICECool計劃采用微流體冷卻基板、芯片或封裝的內部薄弱點，期望以“嵌入式”熱管理方式克服遠端冷卻的局限覆蓋範圍。
IBM的華生研究中心首席研究員Tim Chainer說：“我們的原型是一款8核心的Power7超級電腦，背面的微流體通道蝕刻用于散熱積極性，將它與氣冷式Power7超級電腦放在一起比較奮勇向前。所取得的進展降低了25的接面溫度[44]、功耗更低7%實施體系，其冷卻架構也更簡潔組建。我們還打算使3D芯片可堆疊至任何高度，從而克服摩爾定律(Moore‘s Law)的微縮限制效果較好。”Chainer的團隊與蘇黎世的IBM Research研究人員共同合作重要的意義，同時也獲得了Georgia Tech研究人員的支持。

傳統(tǒng)的空調冷卻方式使用冷空氣和散熱片(頂部)等多個領域，經(jīng)證實不如溫水冷卻(中央)再獲，而DARPA ICECool計劃開發(fā)的技術承諾可借由使用介電質蒸氣(底部)，進一步縮減尺寸與成本應用擴展。
Chainer回顧了多核心架構的轉變如何克服了幾年前處理器的5GHz速度限制體驗區。如今，接面溫度可以降低44活動上，讓工程師能再次啟動時脈有望。Chainer說，絕緣介電質冷卻的3D芯片堆疊同樣可以克服摩爾定律的微縮限制導向作用。

冷卻具有絕緣介電質流體的3D芯片堆疊時方案，該絕緣介電質流體沸騰成蒸汽，并從間隔100微米距離的50微米堆疊中提取熱，使裸金屬通孔可在芯片之間運行科普活動，如同水冷卻劑一樣形成互連而不至于造成短路創新延展。
他說：“我們正生活在電腦創(chuàng)新最激動人心的時刻，這是由于工程師的聰明才智克服了曾經(jīng)被認為無法逾越的摩爾定律限制充足。”

借由水冷系統(tǒng)進展情況，IBM得以讓資料中心無需再使用空調。但為了ICECool計劃而開發(fā)的絕緣介電質蒸汽系統(tǒng)綠色化發展，也不需要使用冷卻器(右上)和冷卻塔(左上)
在決定采用Honeywell的Solstice Ze R-1234ze之前至關重要，IBM評估過十幾種制冷劑，因為制冷劑在室溫下為液體用上了，但在一般的芯片溫度(高達85或185)時蒸發(fā)提升行動，并在蒸發(fā)過程中提取熱量。由于制冷劑在室溫下會返回液態(tài)關註，所以不需要像傳統(tǒng)冰箱使用的壓縮機研究進展。相反地，Solstice Ze R-1234ze只需要通過銅管道線圈(類似于酒精蒸餾器或汽車散熱管)的引導連日來，就能在穿過芯片或從芯片之間返回液體形式快速融入。
Honeywell制冷劑也是一種介電質，因此可以在芯片之間泵送系統，而不需要金屬元件的絕緣增強，包括矽穿孔(TSV)。微流體通道可以透過單個芯片執(zhí)行交流等，涵蓋全部的3D堆疊芯片更加廣闊。3D芯片堆疊中非腐蝕性制冷劑的最佳使用是將CMOS芯片削薄到50微米厚，并在其間留下100微米的間隙提高。圍繞邊緣的中空矩形間隔物包含堆疊中的制冷劑可以使用，每一側的接頭在一側泵入液體，并在另一側移除其蒸汽紮實。接著效高化，蒸汽通過蒸餾器，讓制冷劑返回液體形式以便泵送回芯片堆疊中投入力度。
Chainer說：“我們期望Honeywell發展機遇、3M等綠色制冷劑制造商能研究和生產(chǎn)適用于半導體產(chǎn)業(yè)的客制化配方，但是法治力量，Solstice R-1234ze是目前所能找到的最佳產(chǎn)品。”雖然IBM和Georgia Tech著重于ICECool計劃下的商用高性能電腦上分享，但Raytheon和波音(Boeing)等公司生產(chǎn)的解決方案可用于防御應用中冷卻雷達裝置和其他超高頻設備供給。DARPA的計劃在大約四年內完成了目標。如今，IBM解決方案、Raytheon和波音正從各自的研究實驗室中趨勢，將技術傳遞到制造業(yè)。這些技術預計最快將在2018年之前出現(xiàn)在商用產(chǎn)品和軍事設備中上高質量。
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