Mooren laille lisäaikaa pinoamalla
1
Kuva: ETH Zurich
Kerrostamalla mikropiirit torniksi voidaan Mooren laille taata jatkoaikaa ensi vuosikymmenelle. Pinoaminen aiheuttaa kuitenkin suuria lämpöongelmia, koska jokainen kerros tuottaa 100–150 wattia lämpöä neliösentiltä. IBM:n tutkijat ovat yhdessä Zurichin yliopiston teknillisen tiedekunnan kanssa kehittäneet jäähdytysratkaisun, jolla lämpö johdetaan pois kerrosten välistä.
Ratkaisun arvellaan antavan Mooren laille 15 vuotta lisäaikaa. 50 vuotta kutinsa pitäneen "lain" mukaan transistorien määrä, joka voidaan edullisesti valmistaa piisirulle, kaksinkertaistuu 18–24 kuukauden välein.
Piirien pinoaminen on erityisen houkuttelevaa useiden suoritinytimien ja muistilohkojen välisessä tietoliikenteessä. Päällekkäin pinoaminen lyhentää muistin ja suorittimen välistä etäisyyttä, mikä vaikuttaa suoraan sekä suorituskykyyn että virrankulutukseen.
Jo nyt Yhdysvalloissa laskentakeskukset kuluttavat viideskymmenesosan koko maan sähköntuotannosta. Nykymenolla 40 vuoden kuluttua koko sähkökapasiteetin söisi yksi supertietokone.
Piirin sisäinen vesijäähdytys
Piirejä ei vain pinota päällekkäin ja johdoteta muutamalla kytkennällä, vaan johdotuksia on jopa 10 000 neliömillimetrillä. Jäähdytyksestä huolehtii putkistoverkko, jonka halkaisija on puoli millimetriä.
Tavoitteena on luoda mikropiirejä, joissa sisäinen jäähdytys toimii jääkaapin tapaan: Neste kiertää suljetussa piirissä nanoputkistoissa, höyrystyy jäähdytettävällä pinnalla ja vapauttaa lämpönsä elementissä, joka puristaa sen taas takaisin piiriin pumpattavaksi nesteeksi. Kylmäaineet siirtävät lämpöä 4000 kertaa tehokkaammin kuin ilma.
Tekniikalla arvioidaan voitavan hilata prosessorien suorituskyky kymmenkertaiseksi. Tutkijat pyrkivät ensi vuoden aikana rakentamaan prototyypin ilman elektroniikkaa. Suorittimia kerrostetuilla ytimillä nähdään supertietokoneissa vuonna 2015, ja nestejäähdytys niihin on tulossa vuonna 2020.
