AMD patentiert Chips mit integrierter Kühlung

[Patmaniac]

Wie the Inquirer <a href="http://www.theinquirer.net/?article=19205" target="b">meldet</a>, hat AMD ein US-Patent mit der Nummer <a href="http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=6,800,933.WKU.&OS=PN/6,800,933&RS=PN/6,800,933" target="b">6,800,933</a> angemeldet. In diesem wird eine Schaltkreis-Peltier-Vorrichtung zur Wäremeabfuhr, die zwischen einem isolierenden Substrat und der Halbleiterstruktur sitzt, erläutert, sowie Methoden zur Herstellung dieses Chips mit integrierter Kühlung.

The Inquirer spekuliert nun, dass diese neue Technik später bei den neuen 65 nm Prozessoren angewendet werden könnte, um die Schwierigkeiten der Verlustleistung in den Griff zu bekommen. Gerade bei Server-Systemen, wie den von Cray vorgestellten XT3 (wie <a href="http://www.planet3dnow.de/cgi-bin/newspub/viewnews.cgi?category=1&id=1098695650">berichteten</a>), ist eine möglichst effektive Kühlung natürlich sehr sinnvoll, da damit die Ausfallzeiten von hitzestarken Teilen verringert werden können.

 

[rkinet]

Wie wärs mit: 32 nm ?!

IBM - s. http://www.hardtecs4u.com/?id=1074812561,25729,ht4u.php

AMD/ IBM haben ja ebenfalls auch 32nm in die Zusammenarbeit mit aufgenommen.

Die 65nm /45nm in der Fab36 dürften längst weitgehend fertig sein.
Auch bringt die Peltier-Kühlung etwas, um die immer höhere spez. Wärmefreisetung durch kleinere Stukturen in den Griff zu bekommen.

Für die 95 Watt (Dual-Core 90nm) oder vielleicht 75 Watt (dto. in 65nm) noch kein Thema.

---------
'Genial' ist es das Patent für AMD allemal.
Auch wenn Intel die ersten wären, die 32 oder 25nm herstellen könnten - das thermische Prpblem könnte auch dort auftreten. Und AMD sich die Sache versilbern' lassen.

 

[Patmaniac]

Original geschrieben von rkinet
Die 65nm /45nm in der Fab36 dürften längst weitgehend fertig sein.

*Haugh* Der Insider hat gesprochen.. 8)

 

[Krümmelmonster]

gab doch mal ne diskussion darüber ob der k9 diese technik schon benutzt..

 

[andr_gin]

Original geschrieben von rkinet
Und AMD sich die Sache versilbern' lassen.

Schon mal was vom Patenttauschabkommen von Intel und AMD gehört. In einem Jahr darf es Intel gratis nutzen. Irgendwie profitiert in letzter Zeit mehr Intel von den Entwicklungen von AMD, aber andererseits hat AMD sich auch viel von Intel abgeschaut - teilweise auch nur, um überhaupt kompatibel sein zu können (x86 Befehle). Für den Kunden ist es aber gut egal von welchem Lager, denn wenn mehr weitergeht bei der Entwicklung hat das noch nie geschadet und für AMD und Intel ist es auch gut, weil je schneller sie forschen, desto mehr Leute kaufen ihre CPUs. Es gibt ja mitlerweile schon genügend Leute, die auf ihrer 1Ghz CPU sitzen bleiben und nicht mehr aufrüsten, weil es nichts für sie bringt (Office,Internet etc.) Die haben dann meistens auch noch Win98 und alles läuft prächtig (sofern man nichts ändert).

@Topic: Diese Kühlung hat aber den Nachteil, dass die Kühlelemente zusätzlich noch ganz schön viel Strom ziehen, was nicht nur zu einem höheren Energiebedarf, sondern auch den Abtransport der Wärme erschwert. Es ist ja nach dem Kühlkörper nicht getan. Da braucht man noch Gehäuselüfter etc.

 

[Avalox]

Wärmepumpe nicht Kühlung. Abtransport der Wärme von den Hotspots. Die CPU wird natürlich mit Peltier noch wärmer.

 

[rkinet]

Original geschrieben von Patmaniac
*Haugh* Der Insider hat gesprochen..

ne, nur Realist ...

Besonders da ja 65nm und 45nm in der Fab36 stark von IBM geprägt sind, und die sind zwar flexibel, arbeiten aber nicht per 'learning by doing'

Da IBM seine einzige geeignete Fab auf 65nm demnächst umrüstet und bereits die XBox2 am Hals hat, wird wohl jetzt kaum noch gross am Bateln sein oder ein frisches AMD-Patent nutzen.
Dann hätte man die Sache schon Mitte 2003 (MS machte Vertrag mit IBM) oder früher veröffentlicht.


Und, schon bisher verlief die Grundlagenentwicklung und die Umsetzung in die Fertigung mit viel zeitlichen Abstand.

Auch hat Peltier einen Wirkungsgrad von grob 20-35% (geht auch theoretisch lt. Physik nicht viel besser).

Mal realistisch von 75 Watt bei der CPU gesprochen, müßte ein Peltier-Element nochmals 250-375 Watt als Abwärme produzieren, ergibt dann einen Gesamt-Kühlbedarf von grob 350 Watt - Prost Mahlzeit.

Bei 32 nm können wir aber bei einem K8-Design als Referenz vielleicht 25 Watt annehmen (auf kleinster Fläche = Peltier-Bedarf), mit Peltier-Verlust also ca. 100 Watt bei Vollast am Kühler.
Das wäre doch wieder ok, oder ?

 

[rkinet]

Original geschrieben von andr_gin
a)Schon mal was vom Patenttauschabkommen von Intel und AMD gehört. In einem Jahr darf es Intel gratis nutzen.

b) @Topic: Diese Kühlung hat aber den Nachteil, dass die Kühlelemente zusätzlich noch ganz schön viel Strom ziehen, was nicht nur zu einem höheren Energiebedarf, sondern auch den Abtransport der Wärme erschwert. Es ist ja nach dem Kühlkörper nicht getan. Da braucht man noch Gehäuselüfter etc.

a)Nun, das ist streng geheim ...
Auch - s. SOI Technilogie - erscheint es unwahrscheinlich, daß Fertigungstechnologie untereinader ausgetauscht wird. da hat schon Intel in der Vergangenheit aus Eigeninteresse bestimmt einen Riegel vorgeschoben.

b) genau - daher für 65nm /grob 70 Watt max. CPU / 250 Watt Verlustleistung Peltier unrealsistisch.
Aber ne 32 nm CPU mit 10 mm2 DIE, aber 25 Watt ? 75 Watt zusätliche Verlustleistung durch das Peltierelement nur bei Vollast würden technisch gehen und auch wirtschaftlich sein, oder ?

 

[p4z1f1st]

afaik hat weder AMD noch Intel was bezüglich der fertigungsgröße NACH 32nm angegeben.....sogar hat Intel nur 32nm angegeben und AMD ist "nach dem Plan" bei 45nm....(zu deiner Angabe im ersten post mit den '25nm'

 

[Patmaniac]

Original geschrieben von p4z1f1st
afaik hat weder AMD noch Intel was bezüglich der fertigungsgröße NACH 32nm angegeben

Nunja, irgendwann dürften wir in der Nanotechnologie angelangt sein, weg von herkömmlichen Halbleiter-Schaltkreisen. Wenn ich bedenke, dass eine DNS-Helix nur 10 nm breit ist!

 

[Krümmelmonster]

na na na zuerst kommen die sachen auf KohlenstoffBasis

 

[Avalox]

Nein, das Peltiertelement muss ja nicht das gesamte DIE abdecken. Kritische Stellen geringer Ausdehnung, das wäre viel passender. Dieses vielleicht noch geregelt.

Soviel ich weiss, benötigen Peltier Elemente aber eine gewisse Spannung.

CPUs mit 12V Pin.

Aber vielleicht wird ja das Peltier auch gar nicht als Wärmepumpe genutzt.
Sondern zur Stromgewinnung als Thermoelement. Die CPU welche den CPU Lüfter mit selbstproduzierten Strom versorgt.

 

[rkinet]

Original geschrieben von p4z1f1st
afaik hat weder AMD noch Intel was bezüglich der fertigungsgröße NACH 32nm angegeben.....sogar hat Intel nur 32nm angegeben und AMD ist "nach dem Plan" bei 45nm....(zu deiner Angabe im ersten post mit den '25nm'

25nm sind tatsächlich 'Zukunftsmusik'

aber bis 32nm:
http://www.hardtecs4u.com/?id=1074812561,25729,ht4u.php

Dabei sollte man berücksichtigen, daß Strained SOI jetzt schon bei 90nm zum Einsatz kommt und wohl auch '65 nm / 11-layer FinFET/SSOI' meiner Meinung nach schon Kandidat für Mitte 2005 sein könnte.
Zumindest dürfte AMD in der Fab36 nicht kurz hintereinander noch größere Änderungen durchführen, sondern dann schon bei dieser Technologie einsteigen in 65nm.
Ok, ob da ein 5 GHz Dual-Core machbar ist, muss man mit Recht in Frage stellen.
Die Übersicht zeigt aber wohl realistisch, was AMD da in DD so hinstellt an Performance.


und:

http://www.sec.gov/Archives/edgar/data/2488/000119312504159521/d8k.htm

- 65-nanometer and 45-nanometer technologies abgedeckt
- 32-nanometer technologies, falls bis 2008 fertig
- 65nm:
In addition, the Company received a license from IBM to have its products made in 90-nanometer and 65-nanometer at a third-party foundry or a joint manufacturing facility owned by the Company and a third-party foundry.

In Summe:
90nm ist völlig fertig
65nm und 90nm darf AMD auch mit Dritten verwenden
45nm wird zusammen mit IBM entwickelt.

 

[p4z1f1st]

Original geschrieben von Friday69
na na na zuerst kommen die sachen auf KohlenstoffBasis

naja, sowohl AMD als auch Intel testen (fummeln) ja schon die ganze Zeit mit dem DeBroglie-Elektronen-belichtungs-methode rum....die erlaubt es ja Licht mit der Wellenlänge von (ACHTUNG) 0,008NANO-Meter zu erzeugen () (jaaa, richtig gelesen - 8-TAUSENDSTEL Nanometer...)

naja, aber afaik ist dieses Verfahren net sehr Ertragsreicht, wodruch es z.Zt. immernoch eben nur zu Testzwecken genutzt wird...

aber es ist lustig sich einen aktuellen z.B. A64 mit einer DIE von >1mm² vorzustellen

 

[Krümmelmonster]

das macht pupf..

höchstens wirksam wenn die gleich draus einen trillion core machen mit 100ten solch kleiner zusammengeschalter wichte..
8)

 

[p4z1f1st]

lol, wieso macht das puff?

 

[Avalox]

Die benötigte Spannung verringert sich nicht quadratisch, so wie die DIE Fläche.
Man hat dann ein ziemliche Energiedichte.

 

[p4z1f1st]

na und! - in meiner Welt geht das!

 

[andr_gin]

He nun einmal langsam. Nur weil eine aktuelle CPU bei 45nm nur mehr ca. 20mm² groß ist, heißt das ja noch lange nicht, dass die CPUs dann tatsächlich so klein sein werden. AMD und Intel werden da noch etwas dazubauen und wenn es etwas so einfallsloses wie 4Cores sind, weil eben so 1-2cm² die ideale Größe für eine CPU ist. Da hat man genug Performance und der Ausschuss bleibt auch einigermaßen klein. Außerdem werden wir ja sehn, wie weit es überhaupt gehen wird. Ich denke nicht, dass 25nm noch möglich/sinnvoll sein werden. Erstens kommt das Problem mit den Leckströmen, die selbst mit fully depletted SOI ziemlich enorm sein müssen. Dann noch der höhere Takt, der möglich sein wird und auch durchgeführt werden muss (sonst hätte die Verkleinerung keinen Sinn). Zusätzlich kommt auch noch ein marktwirtschaftlicher Effekt dazu. Je länger man an etwas forscht, desto schwieriger/zeitaufwändiger/teurer wird es dieses Ding noch zu verbessern. Bis vor ca. 2Jahren war das nicht das Problem, da der Markt mitgewachsen ist und so Entwicklungsgeschwindigkeit ca. konstant blieb. Seit 2 Jahren ist das nicht mehr so und die Entwicklung hat sich stark eingebremst. Vor ca. 2Jahren hat Intel den P4 3,06Ghz rausgebracht. Jetzt sind sie bei 3,6Ghz (den mit 3,8 und die EE lass ich einmal raus, weil nicht marktrelevant). Es war nur die Erhöhung des FSB dazwischen, was ca. 200Mhz gebracht hat. Also kann man sagen eine Erhöhung um ca. 25%. AMD hat den Takt von 2,25 auf 2,6Ghz erhöht, was einer Steigerung von 15% entspricht. Der Athlon64 hat ca. 25% gebracht und Dual Channel noch einmal ca. 10%. Das heißt es sind ca. 50%. Da jedoch die CPUs nicht 1:1 mit dem Takt skalieren sind wir auf ca. 20% bei Intel und 40% bei AMD. Das ist wirklich nicht berauschend für 2 Jahre. Vor 4 Jahren war gerade einmal der Athlon mit 1Ghz auf dem Markt oder der P3 mit 1Ghz. Da ist der Unterschied schon wesentlich gewaltiger.

Ich bin da übrigens nicht der erste, dem das auffällt: http://www.hardwareanalysis.com/content/article/1745/

 

[rkinet]

Original geschrieben von andr_gin
He nun einmal langsam. Nur weil eine aktuelle CPU bei 45nm nur mehr ca. 20mm² groß ist, heißt das ja noch lange nicht, dass die CPUs dann tatsächlich so klein sein werden. AMD und Intel werden da noch etwas dazubauen und wenn es etwas so einfallsloses wie 4Cores sind, weil eben so 1-2cm² die ideale Größe für eine CPU ist.

Nun, das ist richtig.
Aber es wird eben auf immer kleinerer Fläche die Wärme freigesetzt, was einfach den Abtransport erschwert.

Wäre z.B. der ganze SOI-Wafer ein Peltier-Element, könnte man die 2-3 fache Wärmeleistung wenige Mikrometer weiter erzeugen.


'Einfallsloses wie 4Cores' - nun, schon vor 20 Jahren hatte man Hardware- und Softwarekonzepte (z.B. Transputer) um Multicore statt MHz zu nutzen.

Jetzt, teils ab 90nm, eher 65/45nm erscheint es durchaus sinnvoll die Leistung über 'Kerne' zu erhöhen.

 

[Dr. Daman]

Original geschrieben von p4z1f1st
naja, sowohl AMD als auch Intel testen (fummeln) ja schon die ganze Zeit mit dem DeBroglie-Elektronen-belichtungs-methode rum....die erlaubt es ja Licht mit der Wellenlänge von (ACHTUNG) 0,008NANO-Meter zu erzeugen () (jaaa, richtig gelesen - 8-TAUSENDSTEL Nanometer...)

naja, aber afaik ist dieses Verfahren net sehr Ertragsreicht, wodruch es z.Zt. immernoch eben nur zu Testzwecken genutzt wird...

aber es ist lustig sich einen aktuellen z.B. A64 mit einer DIE von >1mm² vorzustellen

Öi! das ist kein Licht, da lege ich jetzt aber mal Wert drauf!

 

[Krümmelmonster]

" Laser "

 

[PuckPoltergeist]

Original geschrieben von rkinet
Die 65nm /45nm in der Fab36 dürften längst weitgehend fertig sein.

Echt? Wann wurden denn die Probleme bei der 45nm-Belichtung gelöst? Würde mich mal interessieren, wie sie es nun machen.

 

[rkinet]

Original geschrieben von PuckPoltergeist
Echt? Wann wurden denn die Probleme bei der 45nm-Belichtung gelöst? Würde mich mal interessieren, wie sie es nun machen.

a) zu AMD 45nm und kleiner
http://www.win-report.com/neu2685.html

Fazit: höhere Taktrate und geringe Leckströme schon im Labor fertig.


b) Bzgl. Maskenzentrum Dresden habe ich keine aktuellen Links bzgl. Stand der Entwicklung.
Hier eben nur Verweis auf IBM/AMD und die 65/45nm Kooperation

 

[PuckPoltergeist]

Original geschrieben von rkinet
a) zu AMD 45nm und kleiner
http://www.win-report.com/neu2685.html

Das ist aber doch etwas anderes. Daß SOI die Leckströme reduzieren soll, ist ja nun hinreichend bekannt. Deswegen besteht aber immer noch das Problem, daß man gegenwärtig nicht in der Lage ist, die Wafer auf so kleine Strukturen zu belichten.

http://www.heise.de/ct/04/17/022/

Das ist mein letzter Stand, und ich habe bis jetzt nichts neues gelesen oder gehört, daß diese Probleme gelöst sind.

Fazit: höhere Taktrate und geringe Leckströme schon im Labor fertig.

Wie du zu diesem Fazit kommst, würde mich jetzt schon mal interessieren.