Sehr viel effizienter: Forscher bauen Wasserkühlung direkt in den Chip

Die Flüssigkühlung von Halbleiter-Komponenten kann wesentlich effi­zien­ter und wirkungsvoller werden, wenn man das Kühlmittel direkt durch den Chip selbst leitet. Wie das aussehen und funktionieren kann, haben Schwei­zer Wissenschaftler jetzt ... mehr... Prozessor, Cpu, Chip, Amd, SoC, Architektur, APU, Zen 2, AMD Zen 2, Zen2 Bildquelle: AMD / TSMC Prozessor, Cpu, Chip, Amd, SoC, Architektur, APU, Zen 2, AMD Zen 2, Zen2 Prozessor, Cpu, Chip, Amd, SoC, Architektur, APU, Zen 2, AMD Zen 2, Zen2 AMD / TSMC

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Bis das kommt ist die Welt eh unter gegangen xD
Nein im Ernst, bis es soweit ist, wenn es denn soweit kommt, gibt es sicher andere Verfahren mit denen mehr Geld verdient werden kann. :)
 
Wow, sehr cool. Kann man Rechenzentren bald an das Fernwärmenetz anschließen?
 
@Robin01: wenn der ganze Chip "nur" jene genannten 60 Grad warm wurde, dürfte entsprechend die Kühlflüssigkeit nicht viel wärmer sein. Gebe gerne zu, es nicht zu wissen, aber ist das nicht eher 'zu wenig' warm für Fernwärme ?
Vor allem müsten ja solche Kühlleitungen quasi direkt nach bzw ab verlassen des Chips wärmestauend isoliert sein, um nicht gleich wieder bzw. noch zusätzlich Wärme zu verlieren.
Ohne zwischengeschalteten Wärmetauscher wirds auch nicht gehen, denn direktes einspeisen in so nen Netz fällt sicher aus, alleine schon weil in der News von Kühlflüssigkeit die Rede ist, das also absehbar in nem Kreislauf zirkulieren muss, da ganz sicher kein normales Leitungswasser ist.
In Summe glaube ich jedenfalls eher, das es da nachwievor eine letzten Endes Ventilator gestützte Kühlung geben wird in solchen Zentren. Wenn auch eine evt weniger Strom verbrauchende, da das ankommende Kühlmedium vergleichsweise kühler sein dürfte.
 
@DerTigga: Naja, wenn man damit Grundwasser von 15 auf z.B. 30 °C erhitzen kann, und das dann später weiter erwärmt und in die Fernwärme einspeißt, hat man zumindest einen Teil der Energie zurückgewonnen.
 
@Robin01: ich hab leider keine quelle, aber so etwas wird heute schon gemacht.
leider nicht mit jedem rechenzentrum, aber praktisch ist das möglich die abwärme mit einer fernwärmeanlage zu kombinieren.
edit: wenn es denn zu kühleren chips kommt, spielt sich das dann halt nicht mehr...
 
@Robin01: Solche Baukonzepte gibt es. Man kann sich so was bauen lassen, wenn man ein neues Familienhaus plant. Die ersten 10 Jahre muss man die Gewinne an die Firma als Bezahlung abführen, danach kann man machen was man will. Dann steht das Rechenzentrum im eigenen Haus... Oder im Wahrsten sinne des Wortes in der Wand. Da die Abwärme auch zum (zu)heizen genutzt wird...
 
Sowas klappt nur unter Laborbedingungen....

In der Realität wird man kaum in der Lage sein das Wasser deart rein zu halten, das es die mikrometer kleinen Schlitze nicht sofort verstopft....

Und wenn die noch kleiner sind, dann reichen wahrscheinlich schon größere Moleküle anderer Stoffe im Wasser um die Schlitze zu verstopfen...

Schöne Idee. Praktisch völlig unrealistisch...
 
@Speggn: seh ich auch so. man hat schon genug mit ablagerungen bei normalen wakü zu tun, ganz zu schweigen von den ministrukturen bei sowas...auf dauer geht das nur gut, wenn entsprechende filteranlagen etc gebaut werden und das wasser wirklich rein gehalten wird...
 
@Speggn: Ich bin mir nicht sicher, aber ich könnte mir vorstellen, dass die Entwickler dahingehend durchaus an einer Lösung arbeiten.
 
@Speggn: hängst du eben ein Filtersystem davor, bei dem offenbar enormen Gewinn könnte sich das dennoch lohnen.
 
@DRMfan^^: Was für ein Filtersystem soll das denn sein? Sowie ich das einschätze sind die Strukturen in dem Prozessor kleiner als die Poren in praktisch jedem Filter...

Ich denke mit einem exterm feiner Filter, mit einem Hochdruckkompressor damit überhaupt was da durch kommt lässt sich das vielleicht realisieren... 200W kühlen... 2Kw Kompressor... Yay Effizienz....
 
@Speggn: das jenes im Newstext genannte Kühlmedium mit deinem Wasser 100pro identisch ist, ist sicher .. weil ? ;-)
 
@DerTigga: Weil es nicht darauf ankommt welches Kühlmedium man verwendet. Solange man nich in der Lage ist wirklich 100%, nicht nur 99,9999% sondern 100% aller Fremdstoffe und/oder Schwebeteilchen zu entfernen, und das passiv ohne zusätzlichen energieaufwand, ist es unrealistisch.
 
@Speggn: sofern die denn drin sind meinste wohl.
 
@DerTigga: Die lösen sich aus den Rohren/Anschlüssen/Filter usw...

Hier geht es um Teilchen die vielleicht 10 - 20x so groß sind wie Wassermoleküle. Also nicht mal 1000 Atome...
 
@Speggn: So ohne konkrete Angabe bzw als Diskussionsbasis hernehmen können der hinein gelaserten "Kanalbreite" in diesen Umwandlerchips .. ziemliche Nebelstocherei, meinste nicht auch ?
Intuitiv vermute ich, das das schon nicht ganz so klein, wie bei dir, sein dürfte. Denn hineinlasern ist meinem Verstehen nach bzw angesichts von Chipstrukturen wohl eher als grobmotorisches Werkzeug zu sehen..
 
@DerTigga: Es geht mir um die Strukturen in CPUs... in den Spannungswandlern ist das noch eine andere Sache. Aber ja auch nur ein Machbarkeitsbeweis und Zwischenschritt.

bei 7nm Strukturbreite kann ich mir Kanäle von 2 - 4 nm breite Vorstellen. Da passen dann 10 - 20 Wassermoleküle gleichzeitig durch...
 
@Speggn: ich sehe, ähnlich der News, ne ums zigfache schlechtere, wenn überhaupt gegebene Machbarkeit von sowas in CPU.
Rein von der komplexität deren Aufbaus her. Im Weg stehender 3 dimensonaler Aufbau, gewinkelte bzw die Anfangsrichtung wechselnde Leiterbahnen oder Stromanschüsse .. In dem Chaos Kanäle (in in Nanometern definierter max Länge!) zu lasern, teils wieder mit Kupfer zu verfüllen und anschließend sehr gut möglich einen weiteren Dieaufbau oben drauf zu praktizieren, in dem drin womöglich nochmal und in ne andere Richtung als zuvor laufen müssende Kanäle reingelasert werden müssten .. Vor und Nachkontrolle, evt ein verbringen und unterbrechen müssen eines Die-Aufbaus, weil zwingend erst gelasert werden muss, da nach dem nächsten Aufbauschritt kein zerstörungsfreies drankommen mehr möglich wäre.. Das ganze logischerweise unter Reinraumbedingungen..Kostet so ne CPU anschließend fast 5 stellig oder so ? *fg
Ganz ehrlich, mehr als ne Absichtserklärung, eher noch nen in jahrelanger Entfernung liegenden Wunschtraum kann ich zur Zeit nicht entdecken, per das jene Forscher das auch in CPUs und nicht nur Stromumwandlern hinkriegen (wollen).
In meinen Augen scheitert der Sprung weg von jenen 'simpel gelayouteten' Stromwandler Chips, hin zu aktuellen (Desktop)CPU somit sehr deutlich früher als erst an deinem Punkt, welches Kühlmittel verwendbar wäre .. ;-)
 
@DerTigga: Naja, die CPUs müsste man dann ja um die Kühlkanäle herumlayouten, könnte so aber viel größere Strukturen erzeugen. Dann ist eine CPU halt ein 3x3cm großer Würfel, der von Kühlmittel durchströmt wird, anstatt eine mehr oder weniger zweidimensionale Struktur. Und die Kühlkanäle darin könnten größer ausfallen, sodass es technisch überhaupt möglich ist, aber direkt an bestimmten Komponenten vorbeilaufen um gezielt Wärmespitzen abbauen zu können usw...

Stell dir einen durchlässigen Schwamm vor, bei dem die "Wände" der "Blasen" darin die ICs enthalten...

Und das dann wahrscheinlich nicht im Endkundenbereich, wohl aber vielleicht für Supercomputer und Labore, in denen entsprechende Bedingungen aufrechterhalten werden können.
 
@Speggn: als erstes stelle ich mir da die Problematik vor, in so nem Schwammwürfel in jeder einzelnen .. sagen wir mal Kammer bzw Minni-Hohlraum: am Ende der Produktion die Analyse / Qualitätssicherung durchzuführen, das es keinerlei unversiegelte / unversiegelt gebliebene, also einer Kurzschlußgefahr durch Kühlmittelkontakt ausgesetzt seiende Schaltkreise oder Anschlüsse gibt.
Zumindest theoretisch sollte es auch keinerlei Lufteinschlüsse in den von dir genannten Wänden geben, denn z.B. durch die Pumpe bzw durch Rotationsgeschwindigkeits Veränderungen erzeugte Druckschwankungen könnten womöglich eine darüber liegende und ansich schützen sollende Lackschicht eindrücken. Und sofern es sich nicht grade um ein elektrisch nicht leitendes Kühlmittel handelt, könnte das das Ende des halben Prozessors bedeuten möchte ich behaupten..
Aber schaun wa halt mah .. was sich da in dem nächsten Jahrzehnt so tut, evt gehts ja schnell(er) mit so nem 3D und Aquariumstauglichen DesktopProzzi :-P
 
Gibt es eigentlich irgendwo Tabellen, aus denen hervor geht, welche CPU, welche Chips wie viele Rechenoperationen pro Watt Abwärme leisten? Oder muss man sich diese Zahlen mühsam selber zusammen suchen?

Die Chips werden ja nicht dazu produziert, möglichst viel Abwärme zu erzeugen, sondern es geht doch um Rechenleistung? Also müsste man Effizienz auch in der Relation zw. Rechenleistung zu Abwärme darstellen...
 
@Hobbyperte: Die in der News genannten bzw auf die Art Kühlmittel versorgten Stromumwandlerchips 'errechnen' großartig was ? ;-)
Ansonsten glaube ich, das deine Frage nur schwer zu beantworten ist.Denn nicht jede Rechenoperation findet an derselben Stelle des Prozessordies statt und dürfte auch nicht generell bzw egal wo auf dem Chip stattfindend die identische Hitzemenge erzeugen.
 
@DerTigga: Hmmm, mein Fehler, habe das mit der Stromversorgung überlesen und vom Begriff "Chips" direkt auf CPU geschlossen. Einen Effizienz-Vergleich zwischen den CPU-Modellen wäre dennoch sehr interessant.
 
@Hobbyperte: SPEC2006 und SPEC2017 könnten helfen
 
Wenn das als geschlossenes System mit eventuell anderen Kühlflüssigkeiten gemacht werden könnte, wäre das Verschmutzungsproblem im Griff...
 
@burkm: IBM macht das so, die forschen - ähnlich wie Intel - seit "Ewigkeiten" daran. Anfangs mit Kupfer, seit etlichen Jahren Graphenstrukturen. Geht nur als Zweikreiskonzept oder, zur Skalierung in Datenzentren praktisch einfacher, als Dreikreiskonzept.
 
Mann, bin ich alt.
Diese Methode war ein Standard für Kühlsysteme von Hochleistungsrechnern in 70er/80er ;)
Damals waren die Trägerplatten mit Flüssigkeit durchflossen...
 
Nur weil ich die Wärme schneller "ins" Kühlmittel bekomme, spart das doch nicht um Größeneinheiten Energie ein? Die Wärme muss ich trotzdem abtransportieren. Verstehe nicht so ganz wo die große Einsparung herkommen soll.
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