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ダイヤモンドとレーザー: チップの熱管理

チップやコンピューターを冷却する方法を考えるときに、ダイヤモンド、レーザー、オイルが最初に思い浮かぶわけではありません。しかし、最新のチップ設計により、より多くのトランジスタがより小さなスペースに詰め込まれ、積み重ねられるため、熱が重大な問題として浮上しています。それを解決するために、半導体業界はすべてを壁に投げつけています。 AI データセンターだけでなく、家庭用電化製品、通信、軍事機器などのさまざまなアプリケーションの拡張も可能にする可能性があります。シニアエディターのサミュエル・K・ムーアが、近くの2nd Ave Deliで冷たいタンサンドイッチを食べながら私に説明してくれた。 IEEE スペクトラムさんのオフィスでは、次世代ノードにはより優れた熱管理が不可欠です。 四半世紀にわたって断続的に半導体の取材を続けているムーア氏は、「3Dチップの開発が増えるにつれ、熱の問題はさらに悪化する」と語った。 この号の特別レポートでは、ムーア氏がコンピューティングの報道を統括する副編集長のディナ・ゲンキナ氏と協力しました。彼らは、IEDM やスーパーコンピューティングなどの IEEE カンファレンスでエンジニアと、技術者が新しく驚くべき方法で熱をどのように排出しているかについて話しました。 「より多くの 3D チップを開発し始めると、熱の問題はさらに悪化します。」 —サミュエル・K・ムーアエンジニアリング上の問題を解決するための最初のステップは、その問題を正確に特徴付けることです。英国ケンブリッジのアイメック社のジェームス・マイヤーズ氏は、「熱はムーアの法則のメルトダウンを引き起こすのか？」の中で、2030年代に商業生産に入るトランジスタの出力密度がどのようにして温度を9℃上昇させるかについて説明している。数百万ものホットチップが詰め込まれているデータセンターでは、この増加によりハードウェアのシャットダウンが強制されたり、永久的な損傷を受ける危険が生じる可能性があります。 「次世代 AI には液体冷却が必要」で、Genkina は読者を、この熱を液体で克服するための 4 つの候補について深く掘り下げます。特殊な誘電性流体が沸騰して蒸気になるその技術のバージョン。サーバー全体を誘電性オイルで満たされたタンクに浸す。そして沸騰した誘電性流体のタンクでも同じことを行います。液体冷却はうまく機能しますが、「高価でもあり、追加の障害点が発生します」とムーア氏は警告しました。 「しかし、これほど狭いスペースで何キロワットも消費するのであれば、やるべきことをやるしかありません。」沸騰した油の中にサーバーがあるのは驚くべきことのように思えるかもしれませんが、この号の他の 2 つの記事では、さらに根本的な冷却テクノロジーに焦点を当てています。 1 つはレーザーを使用してチップを冷却する方法です。ミネソタに本拠を置く新興企業マックスウェル・ラボのジェイコブ・バルマ氏とアレハンドロ・ロドリゲス氏が概要を説明したこの技術には、フォノン（熱を運ぶ結晶格子内の振動）をパイプで取り出せる光子に変換することが含まれる。著者らは、自分たちの技術が「形成されるホットスポットをレーザーの精度でターゲットにできる」と主張している。一方、スタンフォード大学のスラバンティ・チョードリー教授は、多結晶ダイヤモンド膜でトランジスタを包み込み、熱問題に対して包括的なアプローチをとっている。彼女のチームの技術は驚くほど急速に進歩し、ダイヤモンド膜の成長温度を 1,000 °C から 400 °C 未満に下げ、標準的な CMOS 製造と互換性を持たせました。これらのソリューションはいずれも安価ではないため、チップの将来は高価であると同時に高価になるでしょう。投資家の莫大な資金の山に座っている大手AI企業は、おそらくそのことにはひるまないだろう。ムーア氏がピクルスを磨きながら指摘したように、「AI によるチップの需要はある意味無制限であるため、以前は考えもしなかったことを実行し、出費を飲み込む必要があります。」 あなたのサイトの記事からウェブ上の関連記事 #ダイヤモンドとレーザー…