Flüssigkeitskühlung als "Black Tech": Microsoft "ätzt" Kühlflüssigkeit in Chips

Der explosive Anstieg des Bedarfs an KI-Rechenleistung treibt die Flüssigkeitskühlungstechnologie in Richtung höherer Qualität voran.

Kürzlich hat Microsoft-Chef Satya Nadella auf einer sozialen Plattform angekündigt, dass sein Team die Mikrofluidkühlungstechnologie erfolgreich entwickelt hat – Kühlflüssigkeit wird direkt in den Chip geleitet, indem es durch feine, haarfeine Kanäle fließt.

Nach den von Microsoft veröffentlichten Experimentdaten ist die Wärmeabfuhrleistung der Mikrofluidkühlungstechnologie dreimal höher als die der bestehenden Kühlplatten. Die maximale Temperaturerhöhung des Chips (die Temperatur, um die die einzelnen Komponenten eines elektronischen Geräts die Umgebungstemperatur übersteigen) kann um 65 % gesenkt werden, was es den Rechenzentren ermöglicht, dichter gepackt zu werden und die Lebensdauer der Hardware zu verlängern.

Es ist erwähnenswert, dass hinter dieser Flüssigkeitskühlungstechnologie auch KI steht. Um die Kühlflüssigkeit präziser auf die heißen Stellen des Chips zu richten, hat Microsoft mit dem Schweizer Start-up Corintis zusammengearbeitet und mit Hilfe von KI eine bionische Struktur entworfen, sodass die internen Kanäle des Chips wie Blattadern verzweigen. Darüber hinaus nutzt das Forschungsteam KI, um die Wärmesignale auf dem Chip zu erkennen und so eine adaptive Wärmeabfuhr zu erreichen.

Die Schwierigkeit der Technologie liegt in der Gestaltung der internen Kanäle des Chips. Es muss sichergestellt werden, dass die Kanäle tief genug sind, damit die Kühlflüssigkeit während des Zirkulationsprozesses nicht verstopft, und dass das Siliziummaterial nicht zu stark geätzt wird, damit es nicht bricht. Um dieses Problem zu lösen, hat das Microsoft-Team im Laufe eines Jahres vier aufeinanderfolgende Iterationen durchgeführt.

Nach Ansicht des Microsoft-Teams kann die Mikrofluidkühlungstechnologie nicht nur effektiv Wärme abführen, sondern auch die Tür für eine völlig neue Chiparchitektur öffnen. Beispielsweise bei 3D-Chips, die beim Betrieb eine große Menge an Wärme erzeugen. Die Mikrofluidkühlungstechnologie kann jedoch zylindrische Stifte zwischen den gestapelten Chips verwenden, damit die Kühlflüssigkeit um den Chip herum fließen kann.

Als nächstes wird Microsoft weiterhin untersuchen, wie die Mikrofluidkühlungstechnologie in seine Chip-Produkte integriert werden kann. Jim Kleewein, Technologie-Forscher bei Microsoft, sagte, dass diese Technologie Vorteile sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf die Zuverlässigkeit hat.

Tatsächlich ist Microsoft nicht der einzige Technologiegigant, der die Weiterentwicklung der Flüssigkeitskühlungstechnologie vorantreibt. Kürzlich gab es Meldungen, dass NVIDIA seine Zulieferer aufgefordert hat, eine neue "Mikrokanal-Wasser-Kühlplatten (MLCP)"-Technologie zu entwickeln. Im Gegensatz zur Mikrofluidkühlungstechnologie von Microsoft integriert diese Technologie die Metallabdeckung des Chips und die Flüssigkeitskühlplatte, sodass die Kühlflüssigkeit direkt durch den Chip fließen kann. Mit anderen Worten, es liegt immer noch im Bereich der Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung.

Die so genannte Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung ist eine Technologie, bei der der Wärmetauscher direkt an die wärmeerzeugenden Komponenten angelegt wird, um Wärme abzuführen. Durch die Verwendung von Mikrokanälen zur Verstärkung der Wärmeübertragung hat es eine hohe Wärmeabfuhrleistung. Als berührungslose Flüssigkeitskühlung kommt die Kühlflüssigkeit nicht direkt mit der wärmeerzeugenden Einrichtung in Kontakt, sondern transportiert die Wärme durch Kontakt mit der Kaltplatte. Darüber hinaus gibt es noch die Tauch- und die Sprüh-Flüssigkeitskühlung als weitere gängige Technologien.

Die China International Capital Corporation hat festgestellt, dass die drei Flüssigkeitskühlmethoden jeweils Vor- und Nachteile haben. Die Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung ist früher eingesetzt worden und hat einen Vorsprung in Bezug auf die Technologie-Reife und die praktischen Anwendungsbereiche. Aufgrund ihrer einfachen Installation und Wartung, der Vorteile in Bezug auf die Gesamtbetriebskosten (TCO) und der Reife der Lieferkette könnte die Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung in kurzer Zeit die vorherrschende Flüssigkeitskühlungslösung werden.

In Bezug auf die Investitionen hat die Firma angegeben, dass sich bei der Umstellung auf neue Flüssigkeitskühlungslösungen die Struktur der Lieferkette ändern könnte, was Chancen für die chinesischen Lieferkettenpartner der Flüssigkeitskühlung bieten würde. Die dazugehörigen Unternehmen in der Lieferkette, einschließlich traditioneller VC-Hersteller, Hersteller von Flüssigkeitskühlmodulen, Hersteller von Kühlkörpern und 3D-Druckhersteller, könnten davon profitieren.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account "Caixin Press". Autor: Zhang Zhen. Veröffentlicht von 36Kr mit Genehmigung.