Российские физики создали систему охлаждения для процессоров будущего

Физики за работой
Электрические медные межсоединения в микропроцессорах фундаментально ограничены по пропускной способности, и в настоящее время они уже не позволяют наращивать производительность процессоров.

МОСКВА, 18 янв — РИА Новости. Исследователи из МФТИ нашли решение проблемы перегрева активных плазмонных компонентов, необходимых для передачи данных в оптоэлектронных микропроцессорах будущего, которые будут работать в десятки тысяч раз быстрее современных, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Photonics.

Быстродействие компьютеров с большим количеством ядер, а именно так выглядят высокопроизводительные процессоры уже сегодня, определяется не столько скоростью работы одного ядра, сколько скоростью обмена данными между ядрами. Между тем электрические медные межсоединения в микропроцессорах фундаментально ограничены по пропускной способности, и в настоящее время они уже не позволяют наращивать производительность процессоров. То есть двукратное увеличение количества ядер не дает двукратного роста вычислительной мощности.

Ведущие компании полупроводниковой индустрии, такие как IBM, Oracle, Intel, HP и др. видят единственным решением этой проблемы переход от электроники к фотонике, на что они уже сегодня инвестируют миллиарды долларов. Замена электронов на фотоны позволит передавать большие объемы данных между ядрами процессора практически мгновенно и масштабировать их производительность пропорционально количеству ядер. Однако из-за дифракции фотонные компоненты нельзя так же легко уменьшать, как электронные. Их размер не может быть меньше величины приблизительно равной длине волны света (1000 нанометров), в то время как размер транзистора в скором времени станет меньше 10 нанометров. Эту фундаментальную проблему можно решить переходом от объемных волн к поверхностным волнам, так называемым поверхностным плазмон-поляритонам, что позволит "сжать" свет до наномасштабов.

Главным препятствием на этом пути является поглощение поверхностных плазмон-поляритонов в металле, ключевом материале плазмоники. Этот эффект аналогичен сопротивлению в электронике, где энергия электронов теряется и преобразуется в тепло при прохождении тока через резистор. Потери можно компенсировать, закачивая дополнительную энергию в поверхностные плазмон-поляритоны. Однако накачка создает дополнительное тепловыделение, которое ведет к росту температуры не только самих плазмонных компонентов, но и всего процессора. Чем выше поглощение в металле, тем больше потери и тем более мощная требуется накачка. В свою очередь, это повышает температуру, что снова ведет к росту потерь и осложняет создание усиления, которое должно компенсировать потери, а значит требуется еще большая мощность накачки. Получается цикл, в итоге которого температура может возрасти настолько, что кристалл процессора просто разрушится.

Дмитрий Федянин и Андрей Вишневый, сотрудники лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ, нашли способ решения этой проблемы. Они показали, что использование высокоэффективных термоинтерфейсов слоев теплопроводящих материалов, находящихся между чипом и системой охлаждения и обеспечивающих беспрепятственный отвода тепла, позволит охлаждать высокопроизводительные оптоэлектронные чипы используя обычные для сегодняшнего дня системы охлаждения.

"По результатам компьютерного моделирования Федянин и Вишневый сделали вывод: если оптоэлектронный чип с активными плазмонными волноводами разместить в воздухе, то его температура повысится на несколько сотен градусов Цельсия, что приведет к неработоспособности устройства. Многослойные термоинтерфейсы нано- и микрометровой толщины в сочетании с простыми системами охлаждения способны уменьшить температуру чипа с нескольких сотен до приблизительно 10 градусов Цельсия, относительно температуры окружающей среды. Это открывает широкие перспективы использования оптоэлектронных процессоров: от суперкомпьютеров до компактных электронных устройств", отмечается в сообщении пресс-службы МФТИ.

РИА Наука
Обсуждение
18 пользователей оставили 28 комментариев
  • Если бы это интересовало хоть кого то вроде господина Чубайса больше чем распил народных денег).
    23:31
    18.01.2016
  • Пробить бы это изобретение в Российское производство процессоров!!!
    А так будет как всегда - мы изобретаем, другие производят и нам продают.
    11:16
    19.01.2016
  • Иван Васильев, а вы думали, что сегодня изобрели, а завтра уже внедрили?
    07:53
    19.01.2016
  • Постоянный перегрев работающих чипов и необходимость создания сложных систем их охлаждения, требующих дополнительных энергозатрат действительно - проблема серьёзная. Если удастся создать микросхемы, нагревающиеся не более 10 градусов по отношению к окружающему воздуху, то можно решить эти и другие проблемы.
    09:43
    19.01.2016
  • Осталось дело за малым разработать процессор будущего))
    09:48
    19.01.2016
  • Rouslan в ответ пользователю JIyHmuk(показатьскрыть)
    JIyHmuk, максимум спектральной эффективности фотоэффекта большинства распространенных полупроводников? ИК!
    10:43
    19.01.2016
  • Rouslan в ответ пользователю JIyHmuk(показатьскрыть)
    JIyHmuk, максимум спектральной эффективности фотоэффекта большинства распространенных полупроводников? ИК!
    10:44
    19.01.2016
  • Rouslan в ответ пользователю JIyHmuk(показатьскрыть)
    JIyHmuk, максимум спектральной эффективности фотоэффекта большинства распространенных полупроводников? ИК!
    10:46
    19.01.2016
  • Rouslan в ответ пользователю JIyHmuk(показатьскрыть)
    JIyHmuk, максимум спектральной эффективности фотоэффекта большинства распространенных полупроводников? ИК!
    10:48
    19.01.2016
  • Ну вот и где тут страна-дауншифтер?
    11:10
    19.01.2016
  • Пробить бы это изобретение в Российское производство процессоров!!!
    А так будет как всегда - мы изобретаем, другие производят и нам продают.
    11:16
    19.01.2016
  • sendyurev, Нет. Но эти вот записи, и крики УРААА мы сделали. Не обоснованы. Помниться уже раз 100 от спида\различных видов рака и прочее находили лекарства. И вроде модуляция в лаборатория работала. А на практике? Да нифига.
    Тут не важно- Россия, США, Китай и т.д. Тут все этим страдают, выдают желаемое за реальность. Как будет рабочий образец, тогда можно о чем-то говорить о прорыве, прибылях и прочем. Сейчас- очередная теория.
    13:48
    19.01.2016
  • Иван Васильев, урраааа, любят кричать СМИ. Это ж сенсация. Как не осветить?
    Ну. в условиях рынка, это полезно и для ученых. Реклама, инвестиции, деньги на внедрение.
    14:23
    19.01.2016
  • sendyurev, Ну это да, инвестиции полезны. Только вспоминается опять Запад. Где вот такие УРА прорыв, мы дадми вам сотни миллионов, а через два года узнаем что ваша теория имела изначально дефект, что испытания были чистый рандом и повторить их не удалось и прочее.
    15:45
    19.01.2016
  • Ребята как то не мелочатся ,сразу на на -200С!Но так и не догнал,наверно туповат или недостаточно патриотичен,этот термоинтерфейс -это термопаста или элементы Пельтье с дополнительным охлаждением?Ребята догадались использовать термопасту с дополнительным радиатором для охлаждения процессоров?
    16:19
    19.01.2016
  • в ответ пользователю JIyHmuk(показатьскрыть)
    JIyHmuk, Человек правду говорит!Что вы минусуёте.Видимое излучение начинается с 400нм до 800нм выше -инфракрастое,то бишь тепловое -тепло -то с чем борятся охлаждая что нужно охладить.
    16:27
    19.01.2016
  • Моська Ивановна, Меня интересовала не тактовая частота, а вообще современная производительность процессора, ну например в байт \ секунду. Ну, а то, что сегодня увеличение производительности будет либо за счет увеличения шины , либо количества процессоров. НО в конце концов предел уже виден. Придется переходить на новые физические принципы.
    17:59
    19.01.2016
  • Рафаэль Макаров, не помню точно, но уже давно проводились эксперименты по измерению температуры тела человека, при решении сложных задач. ::)) оказывается, наш мозг тоже сильно перегревается, что увеличивает усталось...
    18:02
    19.01.2016
  • Процессоров нет, а охлаждение уже есть. Прикольно однако )))
    04:19
    20.01.2016
  • Иван Васильев, "Нет ничего практичнее хорошей теории" Паскаль. Знаете о таком?
    15:24
    20.01.2016
  • rtrsmith в ответ пользователю Kromagg Priorov(показатьскрыть)
    Kromagg Priorov, Интересное замечание, глубокое. С чего по вашему начинается любой проект, с исследований и разработок или сразу с производства чего нибудь в надежде потом допилить? Потом в статье черным по белому написано: физические принципы используемые в процессоре будущего понятны, но из-за ряда ограничений его техническая реализация невозможна. Сам процессор, как отдельный элемент неимеющий возможности применения никому не нужен, нужна цельная концепция работающего устройства. Поэтому сначала всегда идея,потом теоретические разработки и лабораторные исследования и только в самом конце отработка технологий с последующим производством.
    15:37
    20.01.2016
  • Круто! Дело за малым создать самим то, что можно охлаждать!!! "Окна" есть осталось фигня "фундамент, дом, внутренняя отделка, ремонт"...ну и еще кое какие полезные мелочи..."вершина мудрости
    20:16
    20.01.2016





Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.