Flytande metall kan driva framtidens processorer

Länge har industrin dragits med hög värmeutveckling av kretsar, och att stapla flera kretsar på varandra har börjat bli mer eller mindre standard för vissa typer av kretsar. IBM visar upp en ny intressant teknik som går ut på att både kyla och driva dessa typer av kretsar med flytande metall.

Så kallade 3D die-stacking, TSV (Through Silicon Via) går ut på att man staplar flera kretsar på varandra. Det här är till exempel vanligt i dagens smartphones där man har en systemprocessor och etsar fast RAM-minnet ovanpå. Fördelarna med den här tekniken är snabbare överföringshastigheter, kommunikation mellan de staplade kretsarna och lägre strömförbrukning. Nackdelen blir att kyla kretsarna, men även att förse de övre kretsarna med ström.

IBM har tagit fram en teknik för att lösa båda problemen, medan det fortfarande är i experimentstadiet låter det väldigt intressant. IBM som arbetar mycket med artificiell intelligens har tagit inspiration av den mänskliga hjärnan, som använder samma medium för att transportera värme och förse hjärnan (och övriga kroppen) med energi.

“The human brain is 10,000 times more dense and efficient than any computer today. That’s possible because it uses only one, extremely efficient, network of capillaries and blood vessels to transport heat and energy, all at the same time,” IBM

Man har gjort kanaler i sina wafers för att låta flytande metall – i det här fallet grundämnet Vanadium – att flyta igenom en krets. När man då staplar flera kretsar på varandra finns det kanaler för Vanadiumet att flyta igenom den. I IBM:s tester ska man ha staplat ett hundratal kisel-baserade kretsar ovanpå varandra.

Vanadium kan föra med sig laddning genom de staplade kretsarna för att driva dem, och när det förlorar sin laddning kan den absorbera värme, vilket gör att det kan agera som kylning. Tanken är alltså att man har ett enda medium för att båda driva och kyla de staplade kretsarna.

3D die-stacking är framtiden, men vilken teknik ska användas för att få bukt med problemen strömförsörjning och värmeutveckling?

Om och när tekniken materialiseras i verkliga produkter framgår inte, och IBM har tidigare visat upp en liknande teknik med värmeledande lim för samma användningsområde. Men potentialen med den här tekniken från IBM är stor, och kan resultera både i högre klockfrekvenser samt lägre strömförbrukning. Ett annat problem man inte tänker på när man enbart ser alla siffror i GHz (GigaHertz), är att i takt med att transistorerna får arbeta snabbare behövs snabbare kommunikation mellan alla typer av kretsar. Även här är 3D die-stacking faktiskt en lösning på problemet då man placerar kretsarna på varandra, vilket skapar mindre fördröjningar mellan dem.

Vad vi kan säga är att TSV är framtiden inom halvledarindustrin, och någon typ av teknik kommer att krävas framöver för att få bukt med både strömförsörjningen och värmeutvecklingen. Skulle ni kunna tänka er att ha flytande metall i hjärtat på er dator eller smartphone?

Källa: New Scientist

Relaterade nyheter:

• 3M och IBM utvecklar nytt värmeledande lim för stapling av kretsar
• Intel föreslår HMC som standard för att öka minnesbandbredden
• 20 gånger snabbare RAM-minne med ny Micron-teknik
• Elpida visar upp ny teknik för att eliminera SO-DIMM i bärbara enheter