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Negli ultimi anni, la corsa verso l'ottimizzazione delle tecnologie di raffreddamento per componenti semiconduttori ha visto protagonisti diversi giganti del settore tecnologico. Tra questi, uno degli attori principali è Microsoft, che sta esplorando strade innovative per migliorare l'efficienza delle sue infrastrutture. In una recente dichiarazione, l'azienda ha svelato i suoi progressi nell'implementazione di un sistema di raffreddamento a liquido diretto attraverso microcanali incisi sui cristalli dei processori.
Questa tecnologia, che trae ispirazione dall'efficienza delle sistemi circolatori naturali negli animali, viene attualmente testata nell'infrastruttura dei servizi cloud come Office e nei componenti GPU impiegati per l'intelligenza artificiale. Secondo la società, tale approccio consente di migliorare il trasferimento del calore di ben tre volte rispetto ai dissipatori di calore metallici tradizionali.
L'idea che guida questi esperimenti è semplice quanto innovativa: utilizzare l'intelligenza artificiale per identificare le zone più calde del cristallo dei processori, in modo tale da ottimizzare il design dei microcanali per una dissipazione del calore più efficiente. In questo contesto, Microsoft ha collaborato con il startup svizzero Corintis per creare un sistema di raffreddamento che imita le strutture ramificate dei vasi sanguigni negli animali.
Gli esperimenti hanno dimostrato che questa soluzione può ridurre del 65% il massimo aumento della temperatura dei chip, con risultati che variano a seconda del tipo di semiconduttore utilizzato. Le sfide maggiori si sono manifestate nel creare un equilibrio tra la circolazione ottimale del liquido e la robustezza strutturale del cristallo. Solo nel corso dell'ultimo anno, il design dei microcanali è stato modificato quattro volte per massimizzare l'efficacia.
Una parte fondamentale del progetto riguarda la fabbricazione stessa dei chip. La scelta dei materiali chimici per l'incisione e del liquido refrigerante, nonché la progettazione di contenitori ermetici per i chip, ha richiesto un notevole sforzo di ricerca e sviluppo. In una mossa per abbracciare soluzioni più naturali, Microsoft ha modellato la loro struttura, paragonandola al delicato reticolo delle vene nelle ali delle farfalle.
Questa tecnologia permette inoltre di mantenere il refrigerante a temperature elevate, fino a 70 gradi Celsius, pur garantendo un'efficienza di raffreddamento elevata. Tali miglioramenti prestazionali consentono di impilare i chip tridimensionalmente senza preoccupazioni di surriscaldamento, se ogni livello viene efficacemente raffreddato a liquido. Questo è un vantaggio immenso per le implementazioni di server che necessitano di una latenza ridotta tra i vari componenti di calcolo.
La ricerca non si ferma qui, poiché vi è la possibilità che Microsoft utilizzi queste tecniche anche per sviluppare una nuova generazione di memoria ad alte prestazioni, un'area che l'azienda considera cruciale per supportare le future esigenze del mercato.
Secondo Judy Priest, Vicepresidente Corporativo e CTO di Cloud Operations and Innovations at Microsoft, questi avanzamenti nella microfluidica potrebbero portare a un design molto più efficiente in termini di energia, offrendo ai clienti maggiori opzioni per espandere le loro capacità.
Le prospettive non mancano: Husam Alissa, Direttore delle tecnologie di sistema, sottolinea l'importanza di un approccio sistemico nella progettazione di questi sistemi, affermando che la comprensione dell'interazione tra vari componenti è essenziale per massimizzare i risultati.
È significativo notare che progetti simili sono portati avanti anche da IBM e Intel, dimostrando come l'interesse per il raffreddamento a liquido non sia solo un'innovazione di Microsoft. Mentre Intel si concentra sulla creazione di water block sulla copertura del processore, il campo resta aperto a sviluppi futuristici, come nuovi tipi di fibra ottica vuota in collaborazione con aziende come Corning e Heraeus Covantics, per potenziare ulteriormente la velocità di trasmissione del segnale nelle reti.
