Intel repense la conception des dissipateurs thermiques pour améliorer les performances des puces hautes puissances
Les ingénieurs d’Intel ont récemment publié une étude visant à optimiser la conception des diffuseurs de chaleur intégrés (IHS) pour les puces puissantes. Cette innovation vise à abandonner les IHS monolithiques, qui montrent leurs limites, au profit de pièces modulaires plus simples, pouvant être assemblées pour réaliser des conceptions plus performantes.
Actuellement, les puces HPC utilisent un diffuseur de chaleur en métal qui s’installe sur la puce principale, distribuant la chaleur tout en la transférant au refroidisseur supérieur via un interface thermique. Cependant, à mesure que les CPU et GPU grandissent, la production traditionnelle des IHS avec stamping ne permet plus de créer les formes complexes requises pour les processeurs multi-puces dépassant 7 000 mm². Bien que des techniques avancées comme l’usinage CNC offrent la précision recherchée, cela reste coûteux et lent.
Une approche modulaire pour le refroidissement
La solution ingénieuse d’Intel consiste à fragmenter l’IHS en plusieurs petites pièces produites en série à l’aide de méthodes de stamping classiques. Ces éléments, qui varieront probablement en fonction de la puce cible, seront assemblés en une forme souhaitée. On trouvera une plaque plate principale en contact avec le refroidisseur, accompagnée de plusieurs cadres de renforcement.
Cette conception pourrait réduire la déformation globale de l’ensemble du packaging d’environ 30 % et diminuer le rapport de vide du matériau interface thermique (TIM) de 25 %. De plus, elle offrirait une amélioration de la coplanarité, une mesure de la planéité de la surface, d’environ 7 %. En d’autres termes, ces nouveaux IHS permettraient un meilleur contact avec le refroidisseur pour un transfert thermique plus efficace.
Impacts sur la performance des processeurs
Avec la demande croissante pour des solutions de superposition 3D et des modules de calcul hétérogènes, l’IHS jouera un rôle crucial dans la performance des puces. Chaque puce additionnelle engendre plus de chaleur à gérer, ce qui requiert des diffuseurs de chaleur performants pour éviter les points chauds et maintenir la rigidité du packaging.
Les chercheurs ont également évoqué d’éventuelles applications futures, telles que l’utilisation de matériaux thermiques métalliques à haute conductivité et de modules de refroidisseurs à liquide. Cela pourrait contribuer à garder les accélérateurs puissants sous contrôle.
Alternatives de refroidissement
Il est important de souligner qu’Intel n’est pas le seul acteur en quête de nouvelles méthodes de refroidissement pour gérer l’accroissement de la chaleur émise par les puces modernes. Les chambres à vapeur intégrées aux emballages (VC-IHS) apparaissent également comme une alternative sérieuse grâce à leur capacité de propagation thermique latérale améliorée. Cette fonctionnalité est essentielle pour les die de grande taille.
D’autres solutions comme le refroidissement LiquidJet et les canaux liquides gravés par Microsoft représentent des options complexes utilisant la conductivité thermique supérieure des liquides. Chaque chip pourra ainsi être associé au système de refroidissement le plus adapté, sans compromis.
Dans le cadre de la construction de centres de données massifs pour le calcul et l’intelligence artificielle, chaque élément doit être conçu avec précision pour remplir son rôle de manière optimale.
