マイクロソフトが画期的なチップ冷却方法を開発 ― マイクロ流体チャネルによりピーク温度を最大65%削減、従来の冷却プレートより最大3倍優れた性能を実現

データセンターグレードのプロセッサが高熱化するにつれ、企業はそれらを冷却するための独創的な方法をますます生み出しています。NVIDIAとそのパートナー企業が次世代AI GPU向けに新しいコールドプレートと液浸冷却の実験を行っていると報じられている中、Microsoftは実際のチップの背面にマイクロ流体チャネルをエッチングすることでピーク温度を最大65%低減し、コールドプレートの3倍の効率を実現することを提案しています。

マイクロソフトは、シリコンダイの背面にエッチングされたマイクロチャネルに流体を直接送り込み、チップ内の高熱領域に冷却剤を導く冷却システムを開発したと発表した。チップ内部に液体を流すと、システム全体の効率が大幅に低下する。液体がプロセッサ内部のホットスポットにほぼ「触れる」ことになるからだ。一方、従来の液体冷却や液浸冷却では、熱は冷却剤から数層離れた場所から放出される。

「マイクロフルイディクスは、より電力密度の高い設計を可能にし、顧客が求めるより多くの機能を実現し、より小さなスペースでより優れたパフォーマンスを実現します」と、マイクロソフトのクラウド運用およびイノベーション担当コーポレートバイスプレジデント兼最高技術責任者であるジュディ・プリースト氏は述べています。「しかし、私たちはこの技術と設計が機能することを証明する必要がありました。そして、次に私がやりたかったのは信頼性のテストでした。」

マイクロソフトは、シミュレーションされた Teams ワークロードを実行するサーバー上で冷却ソリューションをテストしています。このテストでは、多くのサービスにわたる不均一な熱負荷がより効率的に処理され、バースト パフォーマンスが向上します。これにより、1 時間ごとまたは 30 分ごとに発生する傾向があるピーク負荷時に使用されていないアイドル状態になるサーバーの数を削減できます。

ラボテストでは、この新技術により、チップの種類や使用状況に応じて、シリコンのピーク温度を最大65%低減できることが示されました。コールドプレートと比較すると、ワークロードや設定によっては冷却性能が最大3倍向上しました。また、この手法は極低温の冷媒に頼ることなく冷却を可能にするため、冷却に必要なエネルギーを節約できるとMicrosoftは述べています。

マイクロソフトは長年にわたりマイクロ流体チャネルを用いた液体冷却技術の実験を行っており、2022年には最初のプロトタイプを実演しました。そのため、同社は現在までにこの技術に関する十分な実験室経験を積んでいます。しかし、チップやチップパッケージ内に埋め込まれた冷却チャネルを製造する方法を開発しているのはマイクロソフトだけではありません。IBMも関連する特許を保有しています。

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アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。