TSMC testa sistema de watercooling integrado nos chips

Este estudo resulta de um teste que a TSMC realizou, que experimentou três soluções de arrefecimento integrado nas camadas de silício dos próprios chips.

Com o aumento de complexidade dos chips produzidos actualmente, a TSMC está a ponderar a integração de um circuito de arrefecimento líquido nas próprias camadas de silício dos mesmos. A ideia seria utilizar uma solução de arrefecimento entre as camadas, permitindo assim aumentar a densidade dos chips, ao adicionar um maior número de transístores por cada camada.

Este tipo de solução, simples em teoria mas muito difícil de aplicar na realidade, permitiria aumentar drasticamente a eficácia dos sistemas de arrefecimento, que estão limitados a arrefecer somente uma parte dos transístores, que está virada para a zona de dissipação de calor (heatspreader), que por sua vez é arrefecido pelos sistemas de arrefecimento, sejam eles a ar ou líquidos.

Para comprovar o desempenho desta teoria, a TSMC criou três soluções distintas, e testou o seu desempenho. Todas elas utilizam uma camada de silício base, que serviu de gerador de calor, tendo nas três soluções utilizado uma camada superior que actuará como camada dissipadora de calor.

No primeiro exemplo é colocada uma camada condutora térmica gerada pela fusão (oxidação) de diferentes tipos de silicone. Outra solução foi a aplicação de uma pasta térmica de metal líquido, e por fim uma solução com um canal para passagem de líquido, que é arrefecido externamente.

A solução mais eficaz acabou por ser a última, com a passagem directa do líquido do sistema de arrefecimento externo, que garantiu uma capacidade de arrefecimento de 2.6 kW, ficando em segundo lugar a solução com a camada de fusão de silício com 2.3 kW, e por fim a solução com metal líquido, com 1.8 kW.

Agora o problema será aplicar este tipo de tecnologia nos processadores fabricados pela própria TSMC, já que isto implicará não só alterações profundas no desenho dos chips, como nos próprios encaixes e motherboards para os mesmos.