레이저와 냉각 칩 : 혁신적인 냉각 방법 핫스팟에서 열을 정확하게 제거하고 에너지로의 열을 재활용
Sandia National Laboratories의 지원을 받아 Maxwell Labs라는 신생 기업은 레이저가있는 고성능 컴퓨팅 하드웨어를 냉각시키는 새로운 기술을 연구하고 있습니다. 레지스터.
열 소산이 현대 데이터 센터의 주요 과제가되면서 최근 몇 년 동안 다양한 냉각 방법이 시도되고 배치되었습니다. 수년 동안 업계는 공기 냉각에 의존 해 왔습니다. 그런 다음 대기업은 액체 냉각을 실험하기 시작했고, 따뜻한 수냉과 냉수 냉각을 시도하고, 침지 냉각을 시험했으며, 앞으로 몇 년 안에 배치 할 계획도있었습니다. 아직 냉각에 사용되지 않은 한 가지는 레이저입니다. 그러나 레이저는 프로세서에서 열을 제거하는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 캐치가 있습니다.
새로운 접근법
Sandia National Laboratories의 지원을 받아 Maxwell Labs라는 신생 기업은 고성능 컴퓨팅 하드웨어를 냉각시키는 새로운 방법을 연구하고 있습니다. 레지스터. 이 기술은 특정 파장의 일관된 레이저 광의 집중된 빔을받을 때 냉각되는 초소 갈륨 무 세나이드 (GAA)로 만든 특수한 차가운 판을 사용합니다. 강렬한 광선을 포함하는 대부분의 상호 작용에서 흔한 가열이 아니라,이 신중하게 조작 된 설정은 GAA의 높은 전자 이동성 덕분에 반도체가 정확한 위치에서 열을 흘릴 수 있도록합니다. 이 방법은 전통적인 냉각 시스템을 대체하기보다는 기존 냉각 시스템을 지원할 것을 약속합니다.
실제 응용 분야에서이를 구현하기 위해 GAAS 반도체는 프로세서의 고열 영역에 직접 배치 된 얇은 구성 요소로 구성됩니다. 반도체 내의 미세한 패턴은 코 히어 런트 빔을 이러한 핫스팟에 정확하게 안내하여 고도로 국소화 된 냉각을 초래하여 GAAS와 레이저를 사용하여 전체 시스템을 냉각 시키려고 시도하는 대신에 문제가되는 곳을 정확하게 관리함으로써 효율성을 보장합니다. 이 기술은 2012 년 코펜하겐 대학교에서 비슷한 방법을 사용하여 -269 ° C로 냉각했습니다.
또한 Maxwell에 따르면이 기술은 고유 한 기능을 제공합니다. Maxwell에 따르면 열로 제거 된 에너지를 탈환 할 수 있습니다. 칩에서 추출 된 열 에너지는 환경으로 소실되기보다는 사용 가능한 광자로서 방출 될 수 있으며, 이는 전기 전력으로 전환 할 수 있습니다. 이것은 확실히 컴퓨팅 시스템의 전반적인 에너지 효율을 증가 시키지만 프로세스의 효율성은 여전히 남아 있습니다.
극도의 비용과 제조 문제
냉각을 위해 GAAS 반도체를 사용하는 접근 방식은 확실히 혁신이지만 비용과 제조 가능성의 관점에서 극단적 인 도전과 관련이 있습니다.
우선, Ultrapure GAAS 웨이퍼를 생산하려면 분자 빔 에피 택시 (MBE) 또는 금속 유기 화학 증기 증착 (MOCVD)과 같은 복잡한 에너지 집약적 기술이 필요합니다. 초음파 결정 층을 다룰 때 결함이 높아서 비용에 영향을 줄 수 있습니다. 현재 GAAS로 만든 200mm 웨이퍼는 약 $ 5,000의 비용이들 수 있으며, 같은 크기의 실리콘 웨이퍼는 5 달러의 가격이 낮을 수 있습니다. weferworld.
GAAS 트랜지스터는 단일 웨이퍼의 기존 실리콘 기반 칩에 완벽하게 통합 될 수 없습니다. 그러나 누군가가 전통적인 칩 (또는 칩 렛)을 냉각시키기 위해 GAAS 트랜지스터를 사용하려면 실리콘 광자를 사용하는 시스템에 잘 알려진 기술인 이질적인 3D 통합 또는 웨이퍼 본딩을 사용할 수 있습니다. 이러한 기술은 상당히 비싸지 만 Gaas Wafers 그 자체만큼 비용이 많이 들지 않습니다.
초기 단계
현재이 개념은 실험 및 모델링 단계에 남아 있습니다. Maxwell Labs 최고 경영자 인 Jacob Balma에 따르면, 시뮬레이션은이 방법이 유망하다고 제안하지만, 지금까지 테스트가 전체 설정이 아닌 별도의 구성 요소로 제한되어 있기 때문에 물리 시험에서는 결코 확인되지 않았습니다.
전체 설정에 대해 Maxwell Labs는 2025 년 가을까지 기능 프로토 타입을 완료 할 것으로 예상합니다. 흥미롭게도 Maxwell은 이미 MXL-GEN1이라는 첫 번째 버전의 얼리 어답터를 발견했으며 향후 2 년 동안 초기 시스템을 제공 할 계획입니다. 개발이 진행되고 있다고 가정하면 2027 년 말에 더 광범위한 액세스가 예상됩니다.
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