News Großes Potenzial: Wasserkühlung als Teil von Mikrochips

[nciht]

Mikrokanäle... könnte mir vorstellen, dass normales Wasser da recht schnell etwas dünnerem weichen muss...

Ein gänzlich anderer Ansatz mit zumindest ähnlichem Ziel ist zum Beispiel das Projekt Natick von Microsoft, bei dem Rechenzentren im Meer versenkt werden, um das Meerwasser zur Kühlung und Stromerzeugung zu nutzen.

Das Meer noch weiter aufheizen - Klingt nach ner super Idee

Edit: bevor noch zig Leute darauf eingehen...
Das waren keine ernsthaften Bedenken. Ich merk nur, dass ich das wohl hätte sarkastischer formulieren müssen... Ich will nur, dass mein Elternhaus an der Niederländischen Grenze irgendwann am Palmenstrand liegt, was wohl den Wert der Immobilie enorm steigern würde... aber dann wird das mit den Serven unter Wasser wohl nichts

 

[Ozmog]

Aber eine passende Flüssigkeit für den Maßstab zu finden ist sicher nicht leicht.

Denke ich auch, es darf nicht mit den Bestandteilen des Chips reagieren, muss eine gute Wärmeaufnahme besitzen und die Viskosität ist gerade in den Maßstab wichtig. Da geht es ja schon bald Richtung Superfluid, um Kanäle in Strukturgröße zu durchfließen.

 

[pipip]

Die Kanäle wären ja super winzig. Muss man aufpassen das es keine Verschmutzung im Wasser gibt

Ich habe genau an das gleiche gedacht.

Was bei dem ganzen noch interessant ist, ob es mal zu "Kühlschichten" bei Prozessoren kommen könnte.

 

[milliardo]

Das Meer noch weiter aufheizen - Klingt nach ner super Idee

Die damit eingebrachte Wärmemenge ist im Ozean eine komplett irrelevante Größenordnung. Das dürfte in etwa soviel klimatischen Einfluss haben wie ein Heizstrahler auf dem Balkon im Januar. Man kühlt ja sogar Gigawatt-Reaktoren mit Flusswasser und selbst das ist halbwegs unbedenklich.

 

[Ozmog]

Das Meer noch weiter aufheizen - Klingt nach ner super Idee

Spielt eigentlich keine Rolle, wo die Wärme hier auf der Erde entsteht. Dagegen kann man aber Energie für die Kühlung sparen und ist in der Gesamtbilanz tatsächlich besser, sodass ein Aufheizen der Meere sogar reduziert werden kann. Kritischer ist da eher der Einfluss auf die lokale Unterwasserwelt um diese U-Rechenzentren.

Edit: Warum bin ich heute so langsam

 

[Kalsarikännit]

stelle mir gerade eine CPU in 14nm+++++++++++++ mit 1KW TDP im Wasserboiler vor.

„Gertrud, starte mal Prime95, das Badewasser wird kalt!!!“

Auf jeden Fall ein spannender Ansatz. Kann ich mir aber nur in einem absolut geschlossenem Kreislauf vorstellen ehrlich gesagt.

 

[HighTech-Freak]

Naja, der Anwendungszweck is mE nicht ganz korrekt... Im Rechenzentrum versenkt man bei Bedarf einfach den kompletten Server.
Luft/Wasser Hybrid-Kühlungen sind mE nicht wirklich sinnvoll im Server-Bereich. Am Ende wird nämlich nicht jeder Chip so gekühlt und selbst wenn ist der Widerstand der Chips abartig. D.h. sequenziell kühlen ist problematisch (Druckgefälle) und parallel braucht Überwachung + Regelung des Durchflusses (=aufwendig).

So ganz praktikabel erscheint mir das nicht...

Mini Wasserkühlungen auf der Basis wären eher in Laptops interessant als Ersatz für Heatpipes nur bis das marktreif ist, sind die Dinger eh alle passive ARM Geräte...

 

[MobaLA]

@MichaG: Schön, dass es heute geklappt hat

Ich denke das Wichtige ist hier, dass die Wärme dort abgeführt wird wo sie entsteht bzw. direkter am Ursprung. Anstatt erst durch nen Zentimeter Metall zu müssen nimmt das Wasser/Kühlmittel die Wärme sehr viel direkter raus. Im großen Maßstab in einem Rechenzentrum sollte das schon einiges ausmachen. Wenn die Effizienz jeder einzelnen CPU dadurch leicht steigt kommt in Summe einiges raus.
Vor allem wird es nur mit solchen Methoden sein CPUs oder andere Wäärmeerzeuger zu stapeln. 3D Speicherchips klappen nur, weil sie nicht viel Wärme erzeugen. Mehrere CPU cores zu stapeln lässt alle unterhalb des obersten kochen. Letztendlich kann man also die Leistungsdichte erhöhen und die zusätzliche Wärme trotzdem noch abführen.

 

[xXDarthGollumXx]

Coole Sache, ist ja fast wie bei Verbrenner Motoren.
Da gab es auch erst nur Luftgekühlte bis sich die Hersteller getraut haben in den Motorblock Wasserkanäle zu bauen.

Aber das könnte tatsächlich eine Wahnsinns Innovation werden, wenn die Probleme sich in den Griff bekommen lassen, wie z.B. der Kleber oder die Flüssigkeit.

 

[HighPerf. Gamer]

Ich habe genau an das gleiche gedacht.

Was bei dem ganzen noch interessant ist, ob es mal zu "Kühlschichten" bei Prozessoren kommen könnte.

Denke das ganze könnte richtig interessant werden, wenn dann das stacking so richtig anfängt. Da werden wir in Zukunft bestimmt noch richtig coole und vielleicht auch spektakuläre ansätze/Lösungen sehen.

Denn ich kann mir nicht Vorstellen das es im Sandwich nicht zu Temperaturproblemen kommen könnte.

 

[Ko3nich]

Irgendwie müssen ja die 1000W der nächsten GPU-Generation hin.

 

[Faranor]

Also "effizienter" ist so eine Wasserkühlung im Vergleich zu einer normalen definitiv nicht. Also zumindest die Wärmeübertragung. Der Wärmewiderstand ist geringer, aber es muss die gleiche Wärmemenge abgeführt werden.

Genau darum weckt der News Text auch bei den Meisten hier Falsche Erwartungen.
Die Energie muss so oder so weg. Vllt. Wird es irgendwann einen zwischenkühlkreislauf auf dem Chip und dann nochmal nen Wärmetauscher zum großen Kühlkreislauf geben, aber das ist schon sehr komplex. Da ists wsl einfacher, viele kleine Chips zu bauen, oder die Transistordichte zu verkleinern.

 

[duckycopper]

Das Meer noch weiter aufheizen - Klingt nach ner super Idee

Das ist eine super Idee. Was ist wohl effizienter: eine natürliche kalte Umgebung, oder eine Klimaanlage?

 

[Rikimaru]

Riesiges Potenzial soll die Technik beim Einsatz in Rechenzentren bieten: Während diese bisher 30 Prozent zusätzliche Energie zur Kühlung benötigten, könne dieser Anteil potenziell auf unter 0,01 Prozent sinken, so die Forscher.

hmm. das kann so wohl nicht stimmen. man bringt die kühlung nur näher an den chip. vielleicht ist es so gemeint, dass durch die effizientere kühlung die chiptemperaturen dramatisch sinken und damit auch die elektrischen widerstände. der chip arbeitet effizienter und dadurch man hat die einsparung an energie?

hat einer eine idee, wieso man die kanäle senkrecht zur durchflussrichtung platziert hat? dort findet dann nur freie konvektion statt und die ist deutlich schlechter als wenn das wasser in richtung der kanäle fließen würde (erzwungene konvektion).

der vorteil, den ich in dem verfahren sehe: man kann die alte fertigung verwenden, um die kanäle in das silizium zu ätzen. aber das mit dem kühlmedium scheint mmn zu fehleranfällig zu sein.

 

[Hayda Ministral]

Sogenannte Microfluid Cooling Systems sorgen für effizientere Kühlung von Mikrochips. Nach ersten Ansätzen auf dem Chip soll die Kühlung nun direkt in die Chips integriert werden.

Über einen früheren Ansatz wird unter anderem hier berichtet.

Ergänzung (11. September 2020)

Das Meer noch weiter aufheizen - Klingt nach ner super Idee

Das ist ja noch schlimmer als würde man eine heiße Herdplatte in die Sonne schießen.

 

[Konsumkind]

Gabs nicht mal was ähnliches von IBM, wo sie über Ströme Luft durch Chips leiten wollten um sie zu Kühlen? Dachte da war was.

 

[Ganjaware]

Physikalisch muss die umgewandelte Energie abgeführt werden, und desshalb gibt es den Temperaturkoeffzienten von Stoffen, also wieviel Watt wird aufgenommen um 1L um 1Grad zu erhöhen, und da sind mikrokanäle doch unerhebliche, oder?! Schule ist schon zu lange her...

Quecksilber wäre geignet, ist aber schön giftig und ist ein "dickes" Atömchen, oder irgendwas ähnlich wie Blutserum 🎃 , Adrenochrom

 

[PS828]

Mikrofluidik ist ein faszinierendes Feld. In einem vergangenen Artikel über 3D stacking habe ich über eine solche Lösung bereits Philosophiert und scheinbar wird über sowas tatsächlich nachgedacht. Gefällt mir

 

[Kacha]

Sieht nach einem wirklich interessanten Ansatz aus, zudem es auch theoretisch eine viel hoehere TDP erlauben wuerde. Gibt es Angaben dazu in welcher Strukturgroesse der Prototyp erstellt wurde? Kann mir denken, dass die Komplexitaet ganz schoen steigt wenn die Strukturgroesse kleiner wird.

Zur Effizienz: Hier wird explizit von Rechenzentren gesprochen und ich denke der Grossteil der Effizienz kommt schlichtweg davon, dass man weitaus weniger Wasser/Kuehlfluessigkeit pumpen muss. Deswegen auch die Angabe zur Pumpleistung fuer den Prototypen. Wenn die Kuehlfluessigkeit direkter die Waerme aufnehmen kann, dann braucht man schlicht weniger davon, womit man auch weniger pumpen muss. Wenn es in dem Fall nur 1/3000 an Fluessigkeit waere, dann haette man den Faktor schnell erreicht. Mal davon abgesehen, dass man damit auch Platz spart und Rechenzentren kompakter bauen kann.

 

[Schmarall]

Das ist aber mit WASSER nicht machbar. Zum einen müssten sämtliche Leitungen im Chip mit Gold überzogen werden, damit das Material nicht oxidiert, was es nochmal teurer machen wird, und zum anderen wäre selbst mit Überzug das Wasser noch mit Salzen und anderen Stoffen versetzt, die sich ablagern können. D.h. man bräuchte dazu auch noch "pures" Wasser, d.h. mehrfach destilliert - ebenfalls kostspielig. Eventuell gäbe es ein besser geeignetes Kühlmittel (Gas?), das dann aber nochmals teurer ist, da der gesamte Kühlkreislauf darauf ausgelegt werden muss. (aber das sagen sie im Artikel ja selber auch)