I de fleste av brikkene i dagens datamaskiner og andre elektroniske enheter, er komponentene i brikkene lagt ved siden av hverandre. Problemet med denne løsningen er at den fysiske avstanden mellom enkelte komponenter kan være ganske lang, noe som øker tiden det tar for signalene å nå fram.
Flere selskaper, blant annet IBM, har sett på mulighetene for også plassere komponenter i høyden. Dette kalles ofte for 3D-brikker. I disse kan avstanden signalene trenger å bevege seg kunne reduseres opptil tusen ganger. I tillegg åpner modellen for opptil hundre ganger så mange kanaler hvor informasjonen kan flyte.
Les også:
- [08.09.2011] IBM vil stable databrikkene i tårn
- [10.12.2007] Lover ekstrem ytelse med 3D-transistorer
- [06.12.2007] Gjennombrudd for delvis optiske prosessorer
- [02.11.2006] Stablede brikker gir langt mer mobilminne
Men ved å stable komponentene møter man på en annen, formidabel utfordring, nemlig kjøling. Kjølingen av vanlige brikker skjer normalt via overflaten, men når komponentene er stablet, vil kontakten med overflaten kunne være minimal, hvis den i det hele tatt eksisterer.
Stablene i 3D-brikker skal ifølge IBM kunne aggregere opptil 1 kilowatt i et volum på bare en halv kubikkcentimeter. Dette skal være ti ganger høyere enn noen annen enhet laget av mennesker, inkludert kjerne- og plasmareaktorer.
IBM kunngjorde nylig at selskapet sammen med Fraunhofer Institute i Berlin har demonstrert en teknikk som skal kunne fungere godt sammen med 3D-brikker.
Forskerne har nå greid å lede vann inn i kjølestrukturer med tykkelse tilsvarende en menneskehår (50 mikrometer) mellom de individuelle lage i brikken. På grunn av de gode termofysiske egenskapene til vann, har forskerne demonstrert en kjøleytelse på opptil 180 watt per kvadratcentimeter per lag i en stabel med en typisk flate på 4 kvadratcentimeter.
Kjølelagene er omkring 100 mikrometer i høyden og er pakket med 10.000 vertikale forgreningspunktet per kvadratcentimeter. En utfordring ved dette har vært å sørge for at vannet flyter gjennom lagene, samtidig som at vannet ikke må forårsake elektriske kortslutninger.
IBM sammenligner systemet med kompleksiteten til et lignende system i den menneskelige hjernen, hvor millioner av nerver og neuroner for overføring av signaler er sammenblandet med titusenvis av blodårer for kjøling og levering av energi innen det samme volumet.
Forskerne er nå i gang med blant annet å optimalisere kjølesystemer for enda mindre brikkedimensjoner og flere forgreningspunkter.
