\u00bfAlguna vez ha deseado una mejor manera de enfriar su CPU s\u00faper sincronizada? Un equipo de investigadores de Microsoft y la Escuela de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica e Inform\u00e1tica de Georgia lo hizo y tom\u00f3 el asunto en sus propias manos aplicando un disipador de calor microflu\u00eddico en la muy querida CPU Core i7-8700K de Intel (6 n\u00facleos, 12 hilos Coffee Lake) . \u00a1Luego lo overclockearon por si acaso! \u00bfEl resultado? Pudieron enfriar hasta 215 W de potencia de una CPU TDP est\u00e1ndar de 95 W usando solo agua a temperatura ambiente, lo que redujo las temperaturas de funcionamiento en un asombroso 44,5 % en comparaci\u00f3n con el dise\u00f1o original de enfriamiento del disipador de calor (con enfriamiento l\u00edquido).<\/p>\n
El Core i7-8700K no ha estado en la parte superior de nuestra lista de las mejores CPU para juegos durante bastante tiempo, pero marc\u00f3 la transici\u00f3n de Intel de requerir HEDT para m\u00e1s de cuatro n\u00facleos de CPU a una plataforma principal m\u00e1s competitiva. M\u00e1s importante a\u00fan, 215 W de consumo de energ\u00eda en el \u00e1rea peque\u00f1a de matriz de 149 mm ^ 2 representa una gran densidad t\u00e9rmica. En comparaci\u00f3n, el Core i9-12900K tiene un tama\u00f1o de matriz de 215 mm^2, con un TDP de 125 W y una clasificaci\u00f3n PL1\/PL2 de 241 W. Ir tras el chip m\u00e1s peque\u00f1o mientras empuja una potencia similar representa un escenario de enfriamiento m\u00e1s exigente.<\/p>\n
El enfriamiento por microfluidos toma su nombre de los microcanales que se integran o, en este caso, se agregan al dise\u00f1o de un chip. El agua pasa a trav\u00e9s de estos canales, que est\u00e1n aislados contra los transistores del chip (generalmente en la parte posterior del circuito activo), y los enfr\u00eda de una manera mucho m\u00e1s efectiva que el enfoque tradicional del disipador de calor. El calor fluye hacia arriba desde los transistores a trav\u00e9s de un material de interfaz t\u00e9rmica (TIM, que a veces puede tener una base met\u00e1lica) y a trav\u00e9s del disipador t\u00e9rmico de la CPU. Solo entonces se elimina el calor de la CPU calentando la placa de contacto en el enfriador de aire o l\u00edquido de su elecci\u00f3n.<\/p>\n \n<\/div>\n<\/div> El dise\u00f1o de refrigeraci\u00f3n por microfluidos de los investigadores tiene fama de haber sido adaptado a una CPU est\u00e1ndar. Para hacerlo, quitaron el disipador de calor y el TIM de la CPU, los trasplantaron a una oblea portadora de silicio especialmente dise\u00f1ada y luego grabaron microaletas directamente en la capa superior de silicio, la \u00faltima frontera entre el mundo y los transistores activos debajo. Luego insertaron el chip y la oblea portadora en la placa base, y agregaron otra capa de silicio en la parte superior de la CPU con microaletas, grabada con una entrada y un puerto de salida para el agua misma. Finalmente, imprimieron en 3D los colectores de suministro de refrigeraci\u00f3n por agua en la parte superior de esta \u00faltima capa.<\/p>\n Luego, los investigadores tuvieron que probar su CPU, pero no solo en sus frecuencias de stock. Eso ser\u00eda una carga demasiado baja para la impresionante capacidad de enfriamiento de su implementaci\u00f3n microflu\u00eddica. El resto de su configuraci\u00f3n de prueba parece bastante t\u00edpica, haciendo uso de HWInfo para el an\u00e1lisis de temperatura y carga, mientras ejecuta la CPU en estado de stock y overclockeado bajo las populares cargas de trabajo Cinebench R20 y Prime95.<\/p>\n Dentro de esas cargas de trabajo, los investigadores lograron frecuencias operativas estables de hasta 5,2 GHz para Cinebench R20 y 4,5 GHz para Prime95, un aumento del 40 % y 21 % respectivamente en comparaci\u00f3n con el reloj base nominal de 3,7 GHz del 8700K. Sin embargo, el 8700K normalmente funcionar\u00eda a cerca de 4,3 GHz en todos los n\u00facleos, con overclocking a 4,8\u20135,0 GHz usando refrigeraci\u00f3n l\u00edquida. Y mencionemos que es muy poco probable que los investigadores tambi\u00e9n sean overclockers profesionales a tiempo parcial.<\/p>\n Los investigadores tambi\u00e9n probaron la capacidad de enfriamiento de microfluidos a diferentes temperaturas de entrada, la temperatura del agua cuando ingresa a la c\u00e1mara de microfluidos. Sus resultados muestran impresionantes capacidades de enfriamiento para todas las temperaturas probadas: 6 \u00baC, 21 \u00baC, 34 \u00baC y 42 \u00baC. Esto significa que este sistema se puede implementar, con mejoras sustanciales en las temperaturas de funcionamiento, incluso en lugares con temperaturas ambiente altas.<\/p>\n Los m\u00e9todos tradicionales de enfriamiento han funcionado hasta ahora, pero llevamos un tiempo acerc\u00e1ndonos a los l\u00edmites de disipaci\u00f3n de calor. A medida que la fabricaci\u00f3n de chips se vuelve cada vez m\u00e1s densa, tanto las CPU como las GPU requieren cantidades cada vez mayores de electricidad. En un intento por liberar m\u00e1s y m\u00e1s rendimiento de troqueles cada vez m\u00e1s peque\u00f1os, corremos el riesgo de que los transistores pobres se cocinen hasta morir, incluso con las mejores soluciones de refrigeraci\u00f3n listas para usar disponibles en la actualidad.<\/p>\n Los investigadores se\u00f1alan que se espera que las envolventes de potencia de la CPU y la GPU del servidor aumenten a una tasa del 7 % anual hasta 2030, y se espera que los TDP de socket alcancen la marca de 400 W en la d\u00e9cada de 2030. Eso podr\u00eda ser conservador, ya que la Nvidia H100 ya usa hasta 700W.<\/p>\n Y ni siquiera hablemos del verdadero dise\u00f1o de chip 3D, que apila los transistores uno encima del otro, lo que aumenta el \u00e1rea del troquel y los empaqueta m\u00e1s juntos para obtener un mayor rendimiento y beneficios de ahorro de energ\u00eda. Hay una raz\u00f3n por la que la \u00faltima CPU posterchild de AMD, la 5800X 3XD, se envi\u00f3 con overclocking bloqueado. Los problemas de disipaci\u00f3n de calor fueron sin duda una de las razones por las que la compa\u00f1\u00eda eligi\u00f3 no lanzar un equivalente 5900X de 12 n\u00facleos con el V-Cache 3D agregado, a pesar de que la compa\u00f1\u00eda hab\u00eda promocionado una CPU de este tipo en el pasado. Para que sean viables con n\u00facleos adicionales, y no solo con la memoria cach\u00e9 comparativamente de bajo consumo, estos m\u00e9todos de enfriamiento por microfluidos seguramente ser\u00e1n necesarios.<\/p>\n TSMC est\u00e1 investigando estos sistemas de enfriamiento en un intento por integrarlos directamente en sus capacidades de fabricaci\u00f3n. Un d\u00eda, es posible que tenga CPU listas para usar que cuentan con c\u00e1maras microflu\u00eddicas, y simplemente conectar\u00e1 un circuito de refrigeraci\u00f3n l\u00edquida a las v\u00e1lvulas de entrada y salida de agua integradas en los propios chips.<\/p>\n Los resultados del investigador est\u00e1n, por lo tanto, en l\u00ednea con los desarrollos de la industria y apuntan hacia una soluci\u00f3n de enfriamiento m\u00e1s escalable y eficiente. Cuando dichos sistemas finalmente se implementen (y creemos que es una cuesti\u00f3n de cu\u00e1ndo, no de si), pueden desbloquear niveles de energ\u00eda m\u00e1s altos y sistemas inform\u00e1ticos m\u00e1s eficientes, al tiempo que minimizan los impactos ambientales al reducir las temperaturas de funcionamiento. Eso tendr\u00e1 el efecto colateral de aumentar la eficiencia energ\u00e9tica.<\/p>\n Hay otro punto a favor de estos sistemas de refrigeraci\u00f3n directa: son mucho m\u00e1s eficientes que las soluciones de refrigeraci\u00f3n por aire a escala de sala (o a escala de centro de datos), que tienden a centrarse en enfriar metros c\u00fabicos enteros de espacio en aras de un chip mucho m\u00e1s peque\u00f1o. huella.<\/p>\n Esperamos con ansias el d\u00eda en que podamos recoger uno de estos chips. Para la ciencia.<\/p>\n![\"Materiales](\"https:\/\/cdn.mos.cms.futurecdn.net\/tFwHE864Dd4NBf4Qjm7AX6.gif\")
<\/p>\n<\/div>\n<\/div>![\"Materiales](\"https:\/\/cdn.mos.cms.futurecdn.net\/qspiSGChpkpvVDTyxzXp6N.gif\")
<\/p>\n<\/div>\n<\/div>