Dissipatori a forma di corallo e getti d'acqua, Intel si prepara a raffreddare fino a 2000 Watt

In previsione dell'Earth Day di sabato 22 aprile, Intel ha annunciato il suo impegno per sviluppare tecnologie di raffreddamento innovative che consentano di risparmiare energia e ridurre le emissioni di carbonio, favorendo l'arrivo sul mercato di processori sempre più potenti.

La morte di Gordon Moore è stata un brutto colpo per la casa di Santa Clara, ma la società ha colto l'infausto evento per rinnovare il suo impegno nel mantenere viva la Legge di Moore anche in futuro. "Estenderla significa mettere più transistor su un circuito integrato e aggiungere sempre più core, migliorando le prestazioni ma aumentando la richiesta energetica", spiega Intel in una nota.

La società stima che, nell'ultimo decennio, sono stati risparmiati 1.000 terawattora di elettricità grazie ai miglioramenti tecnici dei suoi processori. A questi si aggiungono le tecnologie di raffreddamento, necessarie per permettere ai chip di operare alla massima potenza prevista. Il problema è che le soluzioni di raffreddamento possono arrivare a richiedere fino al 40% dell'energia totale di un datacenter.

L'obiettivo è ridurre quella percentuale senza intaccare il costante miglioramento delle prestazioni. Al momento sta prendendo piede il raffreddamento a liquido a immersione, dove il calore prodotto dai chip passa in un fluido, il quale viene fatto circolare per dissipare l'energia termica. Quel calore, inoltre, può essere riutilizzato, ad esempio, per riscaldare un altro edificio.

"Il raffreddamento a immersione è una tecnologia dirompente", ha dichiarato Jen Huffstetler, Chief Product Sustainability Officer presso il Data Center and AI Group (DCAI) di Intel. "Questa tecnologia non solo affronta alcune delle più grandi sfide del datacenter, riducendo il consumo di energia e acqua, ma aiuta anche i nostri clienti a migliorare il TCO (costo totale di proprietà) potenziando la densità di calcolo complessiva".

Intel non è però pronta a sedersi sugli allori e a tal proposito collaborerà nei prossimi cinque anni con startup e istituti di ricerca con l'obiettivo di sviluppare tecnologie aperte che "Intel - e il mondo - possano usare per ridurre l'impatto energetico dei datacenter". I ricercatori Intel stanno sviluppando nuove soluzioni che consentano di gestire "dispositivi fino a 2 kilowatt".

Tra le tecnologie al vaglio ci sono camere di vapore 3D (cavità metalliche piatte sigillate riempite di fluido) per "diffondere la capacità di ebollizione in uno spazio minimo e rivestimenti di nuova concezione per migliorare l'ebollizione, in modo da ridurre la resistenza termica promuovendo un'elevata densità del sito di nucleazione (dove le bolle di vapore si formano su una superficie metallica). L'ebollizione è uno dei metodi più efficaci per raffreddare dispositivi elettronici ad alta potenza e mantenere una distribuzione uniforme della temperatura", aggiunge Intel.

I rivestimenti basati su materiali avanzati, utili per potenziare l'ebollizione, possono facilitare un'ebollizione nucleata efficace. "Oggi, questi vengono applicati su una superficie piana, ma la ricerca mostra che un design del dissipatore di calore simile a un corallo con caratteristiche interne simili a scanalature ha il più alto potenziale per i coefficienti di trasferimento esterno del calore con raffreddamento a immersione a due fasi".

Intel immagina queste cavità a camera di vapore 3D a bassissima resistenza termica integrate in dissipatori di calore di raffreddamento a immersione a forma di corallo creati usando la produzione additiva.

Un altro approccio che i ricercatori Intel stanno studiando prevede schiere di getti fluidi per raffreddare i dispositivi più potenti. "A differenza dei tipici dissipatori o dei tradizionali cold plate che fanno passare il fluido su una superficie, i getti di raffreddamento indirizzano il fluido direttamente sulla superficie. Il coperchio termico che contiene i getti può essere fissato direttamente alla parte superiore di un package standard con coperchio, eliminando l'interfaccia (TIM) e riducendo la resistenza termica".

Con l'arrivo sul mercato di design basati su chiplet, a detta di Intel "sempre più difficili da raffreddare", questa tecnologia potrà essere personalizzata per ogni soluzione "consentendo al processore di funzionare a una temperatura inferiore, con un aumento delle prestazioni dal 5% al ​​7% alla medesima potenza".