Корпорация Microsoft представила результаты экспериментов по использованию микрогидродинамических систем охлаждения полупроводников. Новый подход предполагает нанесение микроканалов прямо на кристаллы процессоров и графических чипов, что позволяет значительно повысить эффективность теплоотвода и вдохновлён на решениях, созданных самой природой — в частности, строением крыльев бабочек.

Как это работает

Вместо традиционных металлических теплораспределителей охлаждающая жидкость подаётся непосредственно в микроканалы, выгравированные в кремнии. Такой прямой контакт обеспечивает тройное улучшение теплоотвода и позволяет снизить рост температуры кристалла GPU до 65 %.

Система разрабатывалась в сотрудничестве со швейцарским стартапом Corintis. Микроканалы получили структуру, схожую с биологической кровеносной системой: это обеспечивает равномерное распределение жидкости и предотвращает перегрев отдельных областей чипа.

Роль искусственного интеллекта

Для повышения эффективности Microsoft использовала ИИ-алгоритмы, которые анализируют тепловой след чипа и выявляют наиболее нагревающиеся зоны. Это позволяет индивидуально адаптировать конфигурацию микроканалов под конкретный процессор или GPU.

Сложности реализации

Разработчикам пришлось решить ряд технологических задач:

• оптимизировать процесс травления микроканалов в кремнии,

• подобрать химические реагенты и охлаждающую жидкость,

• создать надёжную герметичную упаковку.

Только за последний год компания изменила дизайн микроканалов четыре раза, добиваясь максимальной эффективности без потери прочности кристалла.

Потенциал для 3D-чипов

Одним из ключевых преимуществ технологии является возможность вертикального штабелирования чипов. Каждый слой может охлаждаться жидкостью автономно, что снимает проблему перегрева при многоярусной компоновке. Подобный подход особенно востребован в серверных системах и открывает путь к созданию новой высокопроизводительной памяти.

Применение в облаке

В инфраструктуре Microsoft — включая Office и Teams — пики нагрузки приходятся на определённые часы. Жидкостное охлаждение позволит компании не содержать избыточные серверные мощности, а кратковременно повышать частоты работы процессоров («разгонять» их) без риска перегрева.

Заявления Microsoft

Корпоративный вице-президент подразделения Cloud Operations and Innovations Джуди Прист отметила:

«Микрогидродинамика позволит создавать более плотные энергосберегающие решения, обеспечивая клиентам высокое быстродействие в меньшем пространстве».

Директор системных технологий Нусам Алисса добавил:

«В подобных проектах важно системное мышление — учитывать взаимодействие кремния, охлаждающей жидкости, серверов и ЦОД для достижения максимальной отдачи».

Конкуренция на рынке

Подобные разработки ведут и IBM, и Intel, однако у Intel охлаждение реализуется иначе — через модифицированные крышки процессоров, а не прямое травление кристаллов.

Дополнительные проекты Microsoft

Параллельно компания исследует новые типы оптоволокна с воздушным сердечником, которые способны ускорить передачу данных. Партнёрами выступают Corning и Heraeus Covantics.