Inovație în Tehnologia Procesoarelor: Tranzistori ‘Termici’, Soluția Pentru Performanțe Crescute și Temperaturi Reduse
Semnalată atât în cazul celor mai recente generații de procesoare AMD/Intel, cât și la chipset-urile destinate dispozitivelor mobile furnizate de Qualcomm și Apple, problema hotspot-urilor de temperatură amenință să afecteze salturile de performanță obținute prin miniaturizarea cipurilor.
Este deja obișnuit ca un PC echipat cu un procesor AMD sau Intel de ultimă generație să atingă temperaturi de peste 100 °C în timpul rulării aplicațiilor intensive. Deși măsurătorile sunt rareori cunoscute utilizatorilor, chipset-urile pentru dispozitive mobile se confruntă și ele cu aceleași probleme, fiind „rezolvate” în mod automat prin plafonarea performanțelor efective (throttling).
Problema nu constă neapărat în faptul că excesul de căldură nu poate fi disipat, ci mai degrabă în eficiența acestei disipări. Fenomenul este familiar și producătorilor de acceleratoare grafice, ale căror cipuri sunt considerabil mai mari în comparație. Un procesor este măsurat în cel puțin două temperaturi de referință: temperatura medie (package temp) și ceea ce este cunoscut sub denumirea de hotspot (pot exista mai multe hotspot-uri). În funcție de arhitectura cipului respectiv și de nivelul de performanță pentru care este optimizat, temperatura hotspot poate depăși temperatura oficială cu 10-15 °C. Astfel, un CPU măsurat cu o temperatură de 95 °C poate atinge în realitate pragul de 100 °C în punctul cel mai fierbinte. Performanțele sunt întotdeauna limitate în funcție de a doua temperatură pentru a preveni deteriorarea rapidă și iremediabilă a cipului. Ca urmare, există o plafonare prematură a performanțelor, sub potențialul teoretic al arhitecturii respective de procesor.
Într-o încercare de a aborda această problemă, cercetătorii de la Universitatea din California L.A. au dezvoltat tranzistori specializați care, la aplicarea unui curent electric, pot redistribui excesul de căldură pe întreaga suprafață a cipului de siliciu, împiedicând sau cel puțin reducând formarea așa-numitelor hotspot-uri. Această tehnologie funcționează independent de arhitectura cipului, iar tranzistorii acționează precum mici pompe de căldură aplicate direct la suprafața cipului de siliciu. Un strat de doar câteva molecule este suficient pentru a obține un efect pe care nicio interfață de transfer termic pasivă nu l-ar putea oferi.
Dispunerea acestor tranzistori termici ar putea fi adaptată în funcție de particularitățile fiecărui cip, acționând în mod prioritar în zonele predispuse la formarea hotspot-urilor de temperatură. În teste de laborator, tranzistorii experimentali s-au dovedit de 13 ori mai eficienți în disiparea punctelor fierbinți decât soluțiile convenționale utilizate în prezent.
