CPU-Kühlung: Forscher leiten Wasser durch Chips

Dazu werden die Prozessoren mit haarfeinen Kanälen durchzogen und somit die Kühlflüssigkeit direkt durch die Chip-Architektur geleitet. Vielversprechend ist der Ansatz vor allem bei dreidimensional konstruierten Prozessoren.
Die IBM-Forscher haben schon in der Vergangenheit neue Möglichkeiten aufgezeigt, Computerchips effizient zu kühlen. So stellten die Techniker im vergangenen Jahr eine Methode vor, die Wärmeleitpaste effizienter einzusetzen. Dazu wurde die Oberfläche des Prozessors mit Rillen versehen, damit sich die Paste besser verteilt. Während bei herkömmlichen Chips die Wärme einfach nach oben über den Kühlkörper abgeleitet wird, würde sie sich in einem räumlichen Design stauen.

Bei 3D-Chips werden die Silizium-Bauelemente übereinander geschichtet. Somit werden sehr kurze Chip-zu-Chip-Verbindungen erreicht und darüber hinaus Platz gespart. Allerdings standen die Entwickler bislang vor einem Hitzeproblem. Die Technologie, mit der Wasser durch den Chip selbst geleitet wird, ist hier ein wichtiger Schritt und könnte ein Meilenstein auf dem Weg zur Marktreife darstellen.

Die größte Herausforderung bei der Konstruktion ist es, eine klare Trennung zwischen Leiterbahnen und Kühlkanälen zu schaffen, meint Thomas Brunschwiler, Leiter des Projekts. “Es ist etwa wie im Gehirn, wo eine Mischung aus Neuronen und Blutadern zusammenspielt”, so der Forscher. Nur mit einer absolut wasserdichten Isolierung funktioniert die Konstruktion, ansonsten würden Kurzschlüsse ausgelöst und der Chip zerstört. Die Wasserkanäle haben eine Strukturgröße von 50 Mikrometern und der Prototyp wird laut Entwickler mit 180 Watt an Abwärme pro Quadratzentimeter und Ebene fertig.

Die Kühleinheit für eine Ebene ist 100 Mikrometer dick und nimmt etwa die Fläche von einem Quadratzentimeter ein. Aus dem Kühlkörper ragen 10.000 Siliziumverbindungen hervor, die die interne Verbindung zwischen den oberen und unteren Prozessorschichten verbinden. Das Kühlwasser umfließt diese Verbindungen, wobei die Steuerung von Drucksensoren übernommen wird. Laut IBM sind die Strukturen mit einer Genauigkeit von zehn Mikrometer gefertigt, was zehnmal präziser ist als für Verbindungen in aktuellen Chipentwürfen. Die Entwickler gehen davon aus, dass die 3D-Prozessor-Architektur in fünf bis zehn Jahren in wissenschaftlichen Systemen zum Einsatz kommen und mit ihrem Kühlsystem arbeiten wird.

Silicon-Redaktion

Recent Posts

Low Code, High Impact: Transformation von ISS PalvelutLow Code, High Impact: Transformation von ISS Palvelut

Low Code, High Impact: Transformation von ISS Palvelut

Das finnische Facility-Service-Unternehmen ISS Palvelut hat eine umfassende Transformation seiner Betriebsabläufe und IT-Systeme eingeleitet.

18 Stunden ago
Vorsicht vor verseuchten PDFsVorsicht vor verseuchten PDFs

Vorsicht vor verseuchten PDFs

PDFs werden zunehmend zum trojanischen Pferd für Hacker und sind das ideale Vehikel für Cyber-Kriminelle,…

19 Stunden ago
KI transformiert die FertigungsindustrieKI transformiert die Fertigungsindustrie

KI transformiert die Fertigungsindustrie

Laut Teamviewer-Report „The AI Opportunity in Manufacturing“ erwarten Führungskräfte den größten Produktivitätsboom seit einem Jahrhundert.

2 Tagen ago

Hat die zunehmende Dominanz von Microsoft in der IT-Security Folgen?

Microsoft erobert zunehmend den Markt für Cybersicherheit und setzt damit kleinere Wettbewerber unter Druck, sagt…

4 Tagen ago

Frauen in IT-Führungspositionen stark unterrepräsentiert

Nur 14 Prozent der Führungskräfte in der IT sind weiblich. Warum das so ist und…

4 Tagen ago

Drei Viertel aller deutschen KMUs testen ihre Backups nicht regelmäßig

Obwohl ein Großteil der Unternehmen regelmäßig Backups durchführt, bleiben Tests zur tatsächlichen Funktionsfähigkeit häufig aus.

4 Tagen ago