Çip teknolojileri güçlendikçe ve yoğunlukları arttıkça, ortaya çıkan en büyük sorunlardan biri ısı yönetimi oluyor. Hava, sıvı ve daldırmalı soğutma gibi yöntemler yıllardır kullanılsa da, artık bu geleneksel yöntemlerin sınırlarına yaklaşılmış durumda. Ancak ABD merkezli bir girişim olan Maxwell Labs, bu soruna oldukça sıra dışı bir çözüm öneriyor: Lazerlesoğutma.
Bu fikri hayata geçirmek için Maxwell Labs, Sandia Ulusal Laboratuvarları ile birlikte çalışıyor. Geliştirilen yöntem, çiplerin en fazla ısınan mikro bölgelerini lazer ışınlarıyla doğrudan hedef alarak soğutmayı amaçlıyor.
Bilim kurgu değil, malzeme bilimi
Lazerle soğutma fikri ilk başta kulağa çelişkili gelebilir. Ancak bu yöntemin ardındaki bilim oldukça ilginç. Temelinde, özel olarak geliştirilmiş ultra saf galyum arsenit (GaAs) yarı iletken plakalar yer alıyor. Bu plakalar, belirli bir dalga boyuna ayarlanmış lazer ışığına maruz kaldığında ısınmak yerine soğuma tepkisi veriyor.
Bu fiziksel fenomen ilk kez 2012 yılında Kopenhag Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü’ndeki bilim insanları tarafından gözlemlenmişti. Maxwell Labs ise bu keşfi pratik bir mühendislik çözümüne dönüştürmek için yola çıktı.
Maxwell Labs, GaAs plakalarını işlemcilerin en fazla ısınan bölgelerine stratejik şekilde yerleştiriyor. Mikroskobik desenlerle yönlendirilen lazer ışınları, yalnızca bu mikro bölgeleri hedef alarak son derece lokalize ve verimli bir soğutma sağlıyor.
Ancak şirketin planı sadece çipleri serin tutmakla sınırlı değil. Sistem aynı zamanda uzaklaştırdığı ısıyı fotonlar aracılığıyla yeniden kullanarak elektrik enerjisine dönüştürmeyi hedefliyor. Böylece bu yöntem, yalnızca ısı problemini çözmekle kalmayıp, verimlilik artışı da sağlayabilir.
Engeller de var
Elbette bu fikrin ticari olarak gerçekleşmesinin önünde önemli engeller de bulunuyor. İlk olarak, söz konusu ultra saf GaAs plakalarının üretimi hem teknik açıdan zor hem de maliyetli. Ayrıca bu malzemelerin klasik silikon çiplerle entegre edilmesi, ileri düzey 3D yonga istifleme ve bağlama tekniklerini gerektiriyor.
Bir diğer önemli nokta ise şu: Maxwell’in lazerle soğutma teknolojisi henüz sadece simülasyon ortamında test edildi. Şirket, ilk fiziksel prototipini bu sonbaharda hazır hale getirmeyi planlıyor. Prototip üzerinde testler gerçekleştiğinde detayları sizlere aktaracağız. Eğer bu teknoloji başarılı olursa, hem veri merkezlerinde hem de yüksek performanslı bilgisayarlarda ısı yönetimi paradigması tamamen değişebilir.
Şimdi GaAs falan bilmem, ama enerjinin korunumu gereği lazer gönderiyorsun "işlemci sistemi" ne enerji sokuyorsun, altan da işlemci kendi voltajı ile ısınıyor, bu "işlemci sisteminde", sabit bir sıcaklıkta kalması için dengede tutmak ve burayı soğutmak lazım, bu enerjiyi nasıl dışarı atıyorsun? Bence o deneyde de birşey eksik.
Miss gibi kolay ve ucuz su/hava gibi en iyi soğutma akışkanları varken, gereksiz takla atıyorlar gibi gelio bana.
Edit: Merak edip baktım. Özet: Atomların rezonans frekansından biraz daha düşük frekansta ayarlanmış lazer ışığı (kızılötesine yakın), kendisine doğru hareket eden atomlar tarafından emilir. Bu emilimden sonra, atomlar rastgele yönlere foton yayar. Bu süreç birçok kez tekrarlandığında ve karşıt yönlerde gelen lazer ışınlarıyla yapılandırıldığında, atomların hız dağılımı (sıcaklıkları) azaltılır.
Yani fotonlar sıcak yüzeye çarptırılarak onlardan enerji koparılıyor ve fotona dönüştürülüyor kabaca. Salıncakta sallanırken her öne doğru gideken önüne doğru birşey fırlatmak gibi, enerjiyi düşürüyor.
Ancak fazla lüzumsuz, yani üretimi zor ve maliyetliyse bu kadar kasmaya gerek yok. şu fansız piezo malzemeden yapılan soğutucu daha akla yatkın duruyor, ancak onlardada galiba yıpranma ve malzeme yorgunluğu sorunları var.
< Bu mesaj bu kişi tarafından değiştirildi Seto-Kaiba -- 15 Nisan 2025; 05:52:53 >
Bana fotoelektrik etki ve Compton saçılımı fiziksel fenomenlerini hatırlattı. Bu olgulara birçok açıdan analog ama farklı enerji konfigürasyonlarıyla - misal morötesi veya x-ışını değil de kızılötesi ışın kullanımıyla - uyarılmış atomda elektron koparmadan ısı kaybının sağlandığı bir durum.
Einstein'a Nobel Ödülü'nü esas aldıran da aslında budur. Yani fotonların parçacık niteliği de sergilediğini ortaya koyarak böyle numaralarda - orijinalde fotonlarla elektron koparmada (bknz: fotoelektrik etki) - kullanabileceğini göstermesidir. Evet, yanlış duymadınız, Einstein izafiyet teorilerinden dolayı değil, esas bu çalışmasından dolayı Nobel almıştır. İzafiyet teorileri sadece "fiziğe diğer katkılar" diye atıf almıştır. Bu şekilde kuantum interaksiyon, kuantum saçılım fiziği kurulmuştur.
Tabii bir amatör olarak iyi bilinen bu saydığım olgularla haberdeki yeni deneysel teknoloji arasında bu analojiyi/ilişkilendirmeyi kurdum. Profesyonel fizikçiler ve mühendisler meselenin derinliği ve teferruatını, konfigürasyon farklılıklarının ve yol açtıkları farklı sonuçların detaylarını malzeme bilim çerçevesinde daha iyi anlayacaktır.
< Bu mesaj bir yönetici tarafından değiştirilmiştir >
"Yani fotonlar sıcak yüzeye çarptırılarak onlardan enerji koparılıyor ve fotona dönüştürülüyor kabaca." Oradan enerji koparmak için öncelikle oraya daha yüksek miktarda enerji göndermek gerekiyor. O nedenle işte biraz garip. Neyse lab'ımız olsa da deneyebilsek vs.
Buradaki asıl nota ışığın rezonans frekansına yakın olması, açısı ve zamanlaması.
Enerji koparılması şeklinde "kabaca" yazma nedenim, atomdan yansıtılan fotonların daha yüksek enerjili olması, lazerden çıkan ve soğurdukları fotonlardan daha yüksek enerjili(bu durumda genliklerinin artmasına neden oluyor) olması. Isı kaybındaki birinci etken bu. Ancak yansıtılan fotonlarda sorun. Işıma ile ısınmaya neden olacaklarından dolayı. Bu yüzden haberdeki sistemde, yansıtılan fotonlar atmosferik pencere denen yapı prensibiyle çalışan bir kısımdan geçirilerek daha fazla etkileşime girmesi önleniyor.
Atomun hareketinin(ısısının) aksi yönünden yapılan ışımadan gelen foton ile etkileşime giren atom, atomdan tekrar yansıdığında(yönü rastgele), momentumun korunumundan ötürü atomun "genel sonuca bakıldığında" yavaşlamasına neden oluyor. "genel sonuç" denmesinin nedeni, aslında bunun bazen, hareket yönüne doğru yansımalarada neden olduğu (momentum kazandığı / hız kazandığı / ısındığı) anlamı taşıyor yani yansıma yönü rastgele olduğundan dolayı. ancak çok kez tekrarlandığında kaynaklarda yazılana göre "genel sonuç" yavaşlaması. Yani ısı kaybetmesi. Buda ikinci etken.
Wikideki şu kısım tam doğru görünmesede, durumu daha iyi açıklıyor.
Bu konuda kesinlikle uzman falan değilim, bilgiler yanlış olabilir, ancak araştırdığımdan anladığım şekilde anlatmaya çalıştım sadece, bilginize.
Bu fikri hayata geçirmek için Maxwell Labs, Sandia Ulusal Laboratuvarları ile birlikte çalışıyor. Geliştirilen yöntem, çiplerin en fazla ısınan mikro bölgelerini lazer ışınlarıyla doğrudan hedef alarak soğutmayı amaçlıyor.
Bilim kurgu değil, malzeme bilimi
Lazerle soğutma fikri ilk başta kulağa çelişkili gelebilir. Ancak bu yöntemin ardındaki bilim oldukça ilginç. Temelinde, özel olarak geliştirilmiş ultra saf galyum arsenit (GaAs) yarı iletken plakalar yer alıyor. Bu plakalar, belirli bir dalga boyuna ayarlanmış lazer ışığına maruz kaldığında ısınmak yerine soğuma tepkisi veriyor.
Bu fiziksel fenomen ilk kez 2012 yılında Kopenhag Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü’ndeki bilim insanları tarafından gözlemlenmişti. Maxwell Labs ise bu keşfi pratik bir mühendislik çözümüne dönüştürmek için yola çıktı.
Ayrıca Bkz.Çin'in yeni çip politikası Intel'e büyük darbe vuracak
Ancak şirketin planı sadece çipleri serin tutmakla sınırlı değil. Sistem aynı zamanda uzaklaştırdığı ısıyı fotonlar aracılığıyla yeniden kullanarak elektrik enerjisine dönüştürmeyi hedefliyor. Böylece bu yöntem, yalnızca ısı problemini çözmekle kalmayıp, verimlilik artışı da sağlayabilir.
Engeller de var
Elbette bu fikrin ticari olarak gerçekleşmesinin önünde önemli engeller de bulunuyor. İlk olarak, söz konusu ultra saf GaAs plakalarının üretimi hem teknik açıdan zor hem de maliyetli. Ayrıca bu malzemelerin klasik silikon çiplerle entegre edilmesi, ileri düzey 3D yonga istifleme ve bağlama tekniklerini gerektiriyor.
Bir diğer önemli nokta ise şu: Maxwell’in lazerle soğutma teknolojisi henüz sadece simülasyon ortamında test edildi. Şirket, ilk fiziksel prototipini bu sonbaharda hazır hale getirmeyi planlıyor. Prototip üzerinde testler gerçekleştiğinde detayları sizlere aktaracağız. Eğer bu teknoloji başarılı olursa, hem veri merkezlerinde hem de yüksek performanslı bilgisayarlarda ısı yönetimi paradigması tamamen değişebilir.
Kaynak:https://www.techspot.com/news/107512-startup-wants-use-lasers-cool-chips-weirdly-precise.html
DH forumlarında vakit geçirmekten keyif alıyor gibisin ancak giriş yapmadığını görüyoruz.
Üye Ol Şimdi DeğilÜye olduğunda özel mesaj gönderebilir, beğendiğin konuları favorilerine ekleyip takibe alabilir ve daha önce gezdiğin konulara hızlıca erişebilirsin.
Haberi Portalda Gör