IBM présente une solution innovante de refroidissement des processeurs

A l’occasion du BroadGroup Power and Cooling Summit (25 et 26 octobre 6 à Londres), IBM a présenté une nouvelle technologie de refroidissement des processeurs. Pompeusement baptisée  » technologie d’interface de conductivité thermique élevée » (high thermal conductivity interface technology), le procédé est présenté comme deux fois plus efficace que les techniques actuelles de refroidissement des composants électroniques.

L’augmentation des émissions de chaleur des puces de silicium pose aujourd’hui un frein à leur montée en fréquence d’horloge. Les ingénieurs ont pour le moment contourné le problème en multipliant notamment le nombre de coeurs processeurs dans la pièce de silicium afin d’en augmenter la puissance de calcul. Mais, pour une efficacité optimale, cela induit la réécriture des applications et, à terme, la solution se heurtera de nouveau au besoin de la montée en fréquence. Côté utilisateurs, dans les salles de serveurs notamment, les besoins énergétiques pour refroidir les systèmes tendent à rejoindre ceux nécessaires à leur alimentation.

Avec sa nouvelle technologie, IBM annonce relancer pour de nombreuses années encore la loi de Moore. Celle-ci repose sur le fait que la puissance des processeurs augmente significativement tous les deux ans environ grâce au doublement du nombre de transistors par puce. Mais avec pour conséquence une augmentation de la consommation électrique et, donc, du dégagement thermique.

Un nouveau composant pour une couche thermique plus fine

Pour parvenir au résultat énoncé, les chercheurs du laboratoire de Zurich d’IBM proposent une nouvelle technique d’application de la pâte thermique qui lie le processeur aux systèmes de refroidissement en lui-même, radiateur et ventilateur, voire circuit à eau (water cooling). Pour assurer une efficacité optimale, l’épaisseur de la couche thermique se doit d’être la plus fine possible. Mais son application est délicate puisque qu’une trop forte pression des éléments de refroidissement (le radiateur principalement) risque d’endommager les circuits électroniques.

Pour palier ce problème, les chercheurs d’IBM proposent un nouveau composant, une sorte de chapeau (chip cap) qui vient s’intercaler entre le processeur et le système de refroidissement proprement dit. Ce radiateur de nouvelle génération est composé d’un réseau de ramifications à la manière des radicelles végétales ou du système cardiovasculaire humain. Cette architecture inspirée de la nature permettrait ainsi de répartir la pâte thermique de manière homogène et d’uniformiser la pression sur le processeur. « Cela permet d’obtenir une bonne uniformité avec deux fois moins de pression et un transport de la chaleur dix fois plus efficace », estime IBM dans son communiqué.

Ce chip cap viserait donc à remplacer les actuels radiateurs mais pas les systèmes de ventilation qui restent néanmoins gourmands en énergie (sans parler des nuisances sonores). C’est pourquoi les chercheurs de Zurich ont poussé le concept un cran plus loin en développant un nouveau système de refroidissement à eau (water-cooling) dont la densité rend les capacités de dégagement calorifique plus efficaces qu’avec l’air.

Premiers tests prometteurs

Baptisé « impact à jet direct » (direct jet impingement), le procédé vise à mettre directement le dos du processeur en contact avec le liquide à travers une rangée de 50 000 becs microscopiques agencés à travers l’architecture de ramification du radiateur de nouvelle génération précédemment évoqué. Outre le design architectural du composant, l’exploit technologique tient donc dans la capacité à garantir un système parfaitement hermétique pour ne pas laisser l’eau s’écouler sur le reste des composants de la carte mère. Au passage, cette nouvelle approche de refroidissement supprime l’usage de pâte thermique.

Les premiers tests de la solution se révèlent très prometteurs. L’équipe de chercheurs annonce atteindre une densité de refroidissement de 370 watts par pouce carré. Soit un résultat plus de six fois plus efficace qu’avec un système traditionnel à air pour une densité de 75 watts par pouce carré. De plus, le système se révèlerait beaucoup moins gourmand en consommation électrique que les solutions actuelles.

Il s’agit cependant de résultats obtenus en laboratoire. IBM n’a pas indiqué quand ni comment il espérait mettre en oeuvre sa solution, ni son coût, et se contente d’évoquer « des performances de refroidissement accrues pour les prochaines et futures générations de systèmes informatiques ».