Londra - Un burlone direbbe
che la seconda applicazione più utile
di un processore per computer è quella
di fornelletto elettrico: pochi minuti, ed
un uovo è fritto. La generazione del
calore, e la sua dissipazione, è in
effetti uno dei maggiori problemi che devono
affrontare i progettisti di chip e di computer,
inclusa IBM.
I ricercatori di Big Blue hanno
messo a punto una nuova tecnologia per il
raffredamento dei processori, chiamata interfaccia
ad alta conduttività termica che, rispetto
ai metodi attuali, promette un sostanziale
progresso nella rimozione del calore. L'approccio
utilizzato da IBM affronta il problema dal
punto di vista della connessione tra il chip
e i vari componenti di raffreddamento attualmente
utilizzati per la rimozione del calore, tra
i quali i dissipatori (attivi o passivi).
Come ben sanno coloro che smanettano
con i componenti hardware del PC, sulla superficie
del processore a contatto con il dissipatore
viene generalmente applicata una pasta viscosa
termoconduttiva la cui funzione è quella
di riempire le irregolarità del metallo
e garantire l'espansione e la contrazione
dei chip dovute ai cicli termici. La pasta
viene applicata in uno strato molto sottile
per consentire un efficiente trasporto del
calore dal chip ai componenti di raffreddamento.
Tuttavia, IBM afferma che uno strato troppo
sottile di pasta potrebbe danneggiare o addirittura
provocare la rottura del chip.
Servendosi della nanotecnologia,
i ricercatori di IBM hanno sviluppato una
sorta di capsula per il chip con una rete
di canali ramificati ad albero sulla superficie
(v. immagine a lato). Il modello è
stato ideato in modo che la pasta si espanda
sulla superficie del chip in modo assai più
uniforme rispetto ai metodi tradizionali e
con meno pressione: ciò consente, secondo
il colosso di Armonk, di migliorare il trasporto
del calore attraverso l'interfaccia fino a
dieci volte.
Gli ideatori del dispositivo
affermano di aver preso in prestito l'idea
dalla biologia. In natura si possono infatti
trovare vari sistemi di canali gerarchici,
ad esempio le foglie dell'albero, le radici
o il sistema circolatorio dell'uomo, che sono
in grado di servire grossi volumi di liquido
con poca energia: il che è di fondamentale
importanza per tutti gli organismi di dimensioni
superiori a pochi millimetri. I vecchi sistemi
di irrigazione dell'acqua sfruttavano questo
stesso approccio.
Un prototipo del sistema di
raffreddamento (v. immagine a lato), messo
a punto dallo Zurich Research Laboratory di
IBM, è stato presentato all'evento
londinese BroadGroup Power and Cooling Summit,
e presentato come una soluzione "per
migliorare le performance di raffreddamento
dei sistemi informatici di questa e della
futura generazione".
Big Blue ha spiegato che il
problema del raffreddamento rappresenta una
delle limitazioni più serie della prestazione
totale dei chip. I chip a performance elevate
di oggi generano già una potenza specifica
pari a 100 Watt per centimetro quadrato, un
ordine di grandezza superiore a quello di
una comune piastra di cottura. I chip del
futuro potranno raggiungere densità
di potenza anche superiori, creando temperature
di superficie prossime a quelle del sole quando
non raffreddati (circa 6.000 gradi centigradi).
"Le tecnologie di raffreddamento
attuali, basate soprattutto sulla convezione
di aria forzata (ventole) attraverso le alette
dei dissipatori di calore, hanno molti limiti,
primo fra tutti la scarsa affidabilità
nel tempo", ha affermato IBM. "A
peggiorare le cose, il fatto che l'energia
necessaria per raffreddare i sistemi informatici
si avvicina rapidamente alla potenza utilizzata
per i calcoli, quasi raddoppiando il fabbisogno
energetico complessivo.
Il problema energetico acquisisce
particolare importanza per le aziende di medie
e grandi dimensioni, i cui data center richiedono
spesso sistemi di refrigerazione costosi e
ingombranti.
Guardando oltre i limiti dei
sistemi di raffreddamento ad aria, i ricercatori
di Zurigo stanno estendendo il concetto di
progettazione del canale ramificato e stanno
sviluppando una nuova tecnica per il raffreddamento
ad acqua (V. immagine a lato). Questo nuovo
approccio spruzza l'acqua sulla parte posteriore
del chip e la risucchia in un sistema chiuso
tramite 50.000 ugelli molto piccoli e una
complicata architettura di ritorno ramificata
ad albero.
"Sviluppando un sistema
perfettamente isolato, non esiste alcun timore
che il refrigerante penetri nell'elettronica
presente sui chip", hanno assicurato
i ricercatori.
Il team di IBM è inoltre
riuscito a migliorare le capacità di
raffreddamento del sistema escogitando dei
modi per applicarlo direttamente alla parte
posteriore del chip ed evitare quindi il posizionamento
delle interfacce termiche resistive tra il
sistema di raffreddamento e il silicio.
Dai primi risultati di laboratorio
è risultato che la potenza di raffreddamento
specifica può arrivare fino a 370 Watt
per centimetro quadrato utilizzando l'acqua
come refrigerante. Un risultato, secondo IBM,
sei volte superiore a quanto si ottiene con
le tecniche di raffreddamento ad aria (ccon
capacità di raffreddamento di circa
75 Watt per centimetro quadrato), inoltre
il sistema consuma una frazione dell'energia
assorbita da un comune refrigeratore a liquido.
Fonte: Punto-informatico.it
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