ТЕХНОЛОГИИ
Исследователи предупреждают: очень скоро вентиляторы перестанут справляться с охлаждением компьютеров
Производителям ПК становится жарко в буквальном смысле этого слова: микропроцессоры работают все быстрее и нагреваются все сильнее, а конструкция компьютеров становится все компактнее. В результате вентиляторные системы охлаждения начинают работать на пределе своих возможностей.
Через три-пять лет, как предсказывают исследователи Intel, Hewlett-Packard и IBM, производители компьютеров уже не смогут ограничиваться только вентиляторами. Чтобы компоненты не начали плавиться, им придется оснащать свои продукты целыми системами охлаждения, устанавливая в них, например, радиаторы или микрохолодильники.
“Не нужно заглядывать далеко в будущее, чтобы понять: простой установки теплоотвода на процессоре и обдува вентилятором скоро окажется недостаточно”, - сказал Томм Олдридж, директор корпоративной архитектуры исследовательского центра Intel Labs (Хиллсборо, шт. Орегон).
Вопрос охлаждения компьютеров вызвал самые горячие дискуссии на форуме разработчиков Intel, который прошел в сентябре в г. Сан-Хосе (шт. Калифорния). В его работе принял участие целый ряд производителей ПК, которые обсуждали насущные проблемы отрасли.
Представители Intel (Санта-Клара, шт. Калифорния) - крупнейшей в мире компании по выпуску микросхем для персональных компьютеров и серверов - активно расхваливали перед участниками конференции свои достижения в создании и производстве менее энергоемких процессоров. Кроме того, корпорация представила здесь новые разработки систем охлаждения на основе “растущих” углеродных нанотрубок, которые своим видом напоминают маленькие пучки волос на кремниевой подложке.
По словам Олдриджа, теплопроводность углеродных нанотрубок на один-два порядка больше, чем у металла, что позволяет намного повысить эффективность используемых сейчас обдуваемых теплоотводов.
Но даже эта новинка, как считают специалисты Intel, не сможет справиться с постоянно растущими требованиями к охлаждению микропроцессоров. Для новых кристаллов, по их прогнозам, существующих возможностей охлаждения окажется недостаточно. Учитывая это, корпорация ищет пути, которые помогут производителям компьютеров создать конструкции, пригодные для установки более “горячих” микросхем. В частности, Intel предлагает использовать для этого наполненные жидкостью радиаторные трубки, эффективнее отводящие тепло от процессоров.
Однако Олдридж отмечает: хотя жидкостные системы охлаждения и являются логическим продолжением воздушных, но для их практической реализации необходимо решить ряд проблем.
“Надо создать безопасную жидкостную конструкцию, которая бы практически никогда не давала утечки, а в случае, если такая утечка все-таки произойдет, не нанесла бы вреда компьютеру, - пояснил он. - К тому же здесь нужна очень высокая надежность. А разве можно быть уверенным в водяном насосе так же, как и в вентиляторе? Пока мы этого не знаем”.
“Мокрым” решением проблемы занимается не только Intel. Исследователи Hewlett-Packard (Пало-Альто, шт. Калифорния) сообщили в августе о разработке глобального подхода к охлаждению компьютеров. Они предлагают устанавливать над микропроцессорами серверов распылительные головки-роботы, опрыскивающие чип при возникновении опасности перегрева мелкодисперсной жидкостью. В основу своей разработки компания собирается положить сопла струйных принтеров, которыми занимается очень давно.
Однако и представители Hewlett-Packard признают, что еще предстоит решить некоторые ключевые проблемы. Необходимо, скажем, определить, какая жидкость лучше всего может справиться с охлаждением, и подобрать оптимальный размер капель. Если они окажутся слишком маленькими, то испарятся еще до соприкосновения с горячим кристаллом, тогда как чересчур большие станут скапливаться на его поверхности.
Предложение Hewlett-Packard также обсуждалось на форуме разработчиков.
Свой вклад в нагрев внутреннего объема компьютера вносят очень многие компоненты, включая графические процессоры, жесткие диски и даже сами вентиляторы, однако основные усилия исследователи сосредоточили на охлаждении микропроцессоров - небольших кремниевых кристаллов, которые являются мозгом компьютера.
Вплоть до сегодняшнего дня производительность центральных процессоров повышалась за счет увеличения количества транзисторов - основных их элементов - на кремниевой подложке. Достижения Intel в создании микроскопических транзисторов просто поразительны: если в 1971 г. одна микросхема содержала 2300 транзисторов, то в сегодняшнем Pentium 4 их насчитывается 55 млн. А ведь каждый из них при работе выделяет тепло, и пока производители занимаются разработкой более эффективных и меньше греющихся транзисторов, браться руками за работающий процессор не рекомендуется, по крайней мере без перчаток.
В Pentium 4 температура подложки может подниматься до 90oС, т. е. почти до точки кипения воды. А ведь в ближайшие годы, как ожидается, процессоры Intel для персональных компьютеров и серверов станут нагреваться еще сильнее.
Даже сама Intel предупреждает, что температура процессоров постепенно приближается к точке плавления. В прошлом году главный инженер этой корпорации Пэт Джелсинджер заявил, что при сохранении нынешних производственных технологий температура внутри микросхем может достичь к 2005 г. уровня ядерного реактора, а к 2010 г. эти крохотные элементы будут выделять столько же тепла, сколько его производит ракетный ускоритель. Правда, все это чисто теоретически.
Пока же Intel разрабатывает новые технологии, которые должны предотвратить развитие событий по такому сценарию, а изготовители микросхем призывают производителей компьютеров искать новые способы охлаждения горячих кристаллов.
С проблемой перегрева уже сталкиваются создатели высокопроизводительных серверов, на одном шасси которых порой устанавливается до сотни, а то и больше процессоров.
“Мне кажется, что мы очень скоро увидим новшества в системах охлаждения, - сказал Дэвид Коэн, директор исследовательского центра IBM Austin Research Lab (Остин, шт. Техас), курирующий разработку маломощных энергосберегающих вычислительных систем. - Так или иначе, но через три-пять лет машины станут гораздо горячее, поэтому нам нужно найти инновационные способы их охлаждения”.
Но производители компьютеров, по его мнению, больше сил пока тратят на расхваливание мощи своих систем и не слишком-то задумываются над проблемой охлаждения.
“Покупая компьютер, вы едва ли обращаете внимание на то, как он охлаждается, - отметил Коэн. - Но лишь до тех пор, пока все идет хорошо. Как только система охлаждения перестает работать, она тут же становится вашей главной проблемой”.
