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DARPA 研究出黑科技，芯片晶体管终于可以持续缩
发布时间：2017-09-12 人气：0次 编辑：未知
为懂得决 3D 芯片堆叠时的液体冷却问题，美国国防部先辈研究筹划署（DARPA）与 IBM、乔治亚理工学院（Georgia Institute of Technology；Georgia Tech）合作展开芯片内／芯片间（Intrachip／Interchip）加强冷却（ICECool）筹划，如今已经开辟出一种应用绝缘介电质制冷剂（以代替水）的门路。
负粜ヲ造该原型机的研究人员说，这种办法能将制冷剂泵送至全部微流体芯片通道，大年夜而降低潦攀冷却超等电脑 CPU 的成本，并经由在每个磊晶之间安然地泵送制冷剂，即使是最厚的3D芯片堆叠内部都能加以冷却。
DARPA 的 ICECool 筹划采取微流体冷却基板、芯片或封装的内部，期望以“嵌入式”热治理方法克服远妒攀冷却的局限（ 来源：DARPA ）
IBM 的华生研究中间（Thomas J． Watson Research Center）首席研究察 Tim Chainer 说：“我们的原型是一款8核心的 Power7 超等电脑，后头的微流体通道蚀刻用于散热，将它与气冷式 Power7 超等电脑放在一路比较。所取得的进展降低了25℃ 的接面温度［44℉］、功耗更低7％，其冷却架构也更简洁。我们还计算使 3D 芯片可堆叠至任何高度，大年夜而克服摩尔定律（Moore＇s Law）的微缩限制。”Chainer 的团队与苏黎世的 IBM Research 研究人员合营合作，同时也获得了 Georgia Tech 研究人员的支撑。
传统的空调冷却方法应用冷空气和散热片（顶部），经证实不如温水冷却（中心），而 DARPA ICECool 筹划开辟的技巧承诺可藉由应用介电质蒸气（底部），进一步缩减尺寸与成本（来源：IBM）
Chainer 回想了多核心架构的改变若何克服了几年前处理器的5GHz速度限制。如今，接面温度可以降低44℉，让工程师能再次启动时脉。Chainer 说，绝缘介电质冷却的 3D 芯片堆叠同样可以克服摩尔定律的微缩限制。
冷却具有绝缘介电质流体的 3D 芯片堆叠时，该绝缘介电质流体沸腾成蒸汽，并大年夜距离100微米距离的50微米堆叠中提取热，使裸金属通孔可在芯片之间运行，如同水冷却剂一样形成互连而不至于造成短路（来源：IBM）
他说：“我们正生活在电脑立异最冲动人心的时刻，这是因为工程师的聪慧才智克服了曾经被认为无法超越的摩尔定律限制。”
在决定采取 Honeywell 的 Solstice Ze R－1234ze 之前，IBM 评估过十几种制冷剂，因为制冷剂在室温下为液体，但在一般的芯片温度（高达85℃或185℉）时蒸发，并在蒸发过程中提取热量。因为制冷剂在室温下会返回液态，所以不须要像传统冰箱应用的紧缩机。相反地，Solstice Ze R－1234ze 只须要经由过程铜管道线圈（类似于酒精蒸馏器或汽车散热管）的引导，就能在穿过芯片或大年夜芯片之间返回液体情势。
Honeywell 制冷剂也是一种介电质，是以可以在芯片之间泵送，而不须要金属元件的绝缘，包含矽穿孔（TSV）。微流体通道可以经由过程单个芯片履行，涵盖全部的 3D 堆叠芯片。3D 芯片堆叠中非腐化性制冷剂的最佳应用是将 CMOS 芯片削薄到50微米厚，并在其间留下100微米的间隙。环绕边沿的中空矩形距离物包含堆叠中的制冷剂，每一侧的接头在一侧泵入液体，并在另一侧移除颇┞肤汽。接着，蒸汽经由过程蒸馏器，让制冷剂返回液体情势以便泵送回芯片堆叠中。
藉由水冷体系，IBM 得以让资估中间无需再应用空调。但为了 ICECool 筹划而开辟的绝缘介电质蒸汽体系，也不须要应用冷却器（右上）和冷却塔（左上）（来源：IBM）
Chainer 说：“我们期望 Honeywell、3M 等绿色制冷剂制造商能研究和临盆实用于半导体家当的客制化配方，然则，Solstice R－1234ze 是今朝所能找到的最佳产品。”固然 IBM 和 Georgia Tech 侧重于 ICECool 筹划下的商用高机能电脑上，但 Raytheon 和波音（Boeing）等公司临盆的解决筹划可用于防御应用中冷却雷达装配和其他超高频设备。DARPA 的筹划在大年夜约四年内完成了目标。如今，IBM 、Raytheon 和波音正大年夜各自的研究实验室中，将技巧传递到制造业。这些技巧估计最快将在2018年之前涌如今商用产品和军事设备中。
负粜ヲ造该原型机的研究人员说，这种办法能将制冷剂泵送至全部微流体芯片通道，大年夜而降低潦攀冷却超等电脑 CPU 的成本，并经由在每个磊晶之间安然地泵送制冷剂，即使是最厚的3D芯片堆叠内部都能加以冷却。
DARPA 的 ICECool 筹划采取微流体冷却基板、芯片或封装的内部，期望以“嵌入式”热治理方法克服远妒攀冷却的局限（ 来源：DARPA ）
IBM 的华生研究中间（Thomas J． Watson Research Center）首席研究察 Tim Chainer 说：“我们的原型是一款8核心的 Power7 超等电脑，后头的微流体通道蚀刻用于散热，将它与气冷式 Power7 超等电脑放在一路比较。所取得的进展降低了25℃ 的接面温度［44℉］、功耗更低7％，其冷却架构也更简洁。我们还计算使 3D 芯片可堆叠至任何高度，大年夜而克服摩尔定律（Moore＇s Law）的微缩限制。”Chainer 的团队与苏黎世的 IBM Research 研究人员合营合作，同时也获得了 Georgia Tech 研究人员的支撑。
传统的空调冷却方法应用冷空气和散热片（顶部），经证实不如温水冷却（中心），而 DARPA ICECool 筹划开辟的技巧承诺可藉由应用介电质蒸气（底部），进一步缩减尺寸与成本（来源：IBM）
Chainer 回想了多核心架构的改变若何克服了几年前处理器的5GHz速度限制。如今，接面温度可以降低44℉，让工程师能再次启动时脉。Chainer 说，绝缘介电质冷却的 3D 芯片堆叠同样可以克服摩尔定律的微缩限制。
冷却具有绝缘介电质流体的 3D 芯片堆叠时，该绝缘介电质流体沸腾成蒸汽，并大年夜距离100微米距离的50微米堆叠中提取热，使裸金属通孔可在芯片之间运行，如同水冷却剂一样形成互连而不至于造成短路（来源：IBM）
他说：“我们正生活在电脑立异最冲动人心的时刻，这是因为工程师的聪慧才智克服了曾经被认为无法超越的摩尔定律限制。”
在决定采取 Honeywell 的 Solstice Ze R－1234ze 之前，IBM 评估过十几种制冷剂，因为制冷剂在室温下为液体，但在一般的芯片温度（高达85℃或185℉）时蒸发，并在蒸发过程中提取热量。因为制冷剂在室温下会返回液态，所以不须要像传统冰箱应用的紧缩机。相反地，Solstice Ze R－1234ze 只须要经由过程铜管道线圈（类似于酒精蒸馏器或汽车散热管）的引导，就能在穿过芯片或大年夜芯片之间返回液体情势。
Honeywell 制冷剂也是一种介电质，是以可以在芯片之间泵送，而不须要金属元件的绝缘，包含矽穿孔（TSV）。微流体通道可以经由过程单个芯片履行，涵盖全部的 3D 堆叠芯片。3D 芯片堆叠中非腐化性制冷剂的最佳应用是将 CMOS 芯片削薄到50微米厚，并在其间留下100微米的间隙。环绕边沿的中空矩形距离物包含堆叠中的制冷剂，每一侧的接头在一侧泵入液体，并在另一侧移除颇┞肤汽。接着，蒸汽经由过程蒸馏器，让制冷剂返回液体情势以便泵送回芯片堆叠中。
藉由水冷体系，IBM 得以让资估中间无需再应用空调。但为了 ICECool 筹划而开辟的绝缘介电质蒸汽体系，也不须要应用冷却器（右上）和冷却塔（左上）（来源：IBM）
Chainer 说：“我们期望 Honeywell、3M 等绿色制冷剂制造商能研究和临盆实用于半导体家当的客制化配方，然则，Solstice R－1234ze 是今朝所能找到的最佳产品。”固然 IBM 和 Georgia Tech 侧重于 ICECool 筹划下的商用高机能电脑上，但 Raytheon 和波音（Boeing）等公司临盆的解决筹划可用于防御应用中冷却雷达装配和其他超高频设备。DARPA 的筹划在大年夜约四年内完成了目标。如今，IBM 、Raytheon 和波音正大年夜各自的研究实验室中，将技巧传递到制造业。这些技巧估计最快将在2018年之前涌如今商用产品和军事设备中。
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