Hamarosan valósággá válhat a 3D mikroprocesszor

Az école polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) és a Zürichi ETH főiskola kutatói egy többmagos 3D-s mikroprocesszoron dolgoznak.

A két intézmény munkatársai a CMOSAIC nevű projekt keretében kezdték el kifejleszteni az új alkatrészt, amelynél a processzormagok nem egymás mellé, hanem egymásra kerülnek. A CMOSAIC-ot a Nano-Tera program költségvetéséből finanszírozzák. A kutatócsoport tagjai John R. Thome vezetésével azt tűzték ki célul maguk elé, hogy ugyanannyi tranzisztort igyekeznek elhelyezni egyetlen négyzetcentiméteren, mint ahány neuron található ugyanekkora területen az emberi agyban.

"Az emberi agyban körülbelül egy milliárd idegsejt helyezkedik el egy négyzetcentiméteren. Hasonló mennyiségű tranzisztorok képezhetnék a jövő 3D-s chipjeinek alapjait" - jelentette ki a szakember. A CPU-gyártók évek óta készítenek többmagos processzorokat, azonban ezeknek a koncepciónak mind fizikai, mind gazdasági korlátai vannak. Nem meglepő tehát, hogy az új projekt az IBM szakértőinek érdeklődését is felkeltette.

A megfelelő hűtés különösen fontos, ugyanis az elektronikus alkatrészek 85 Celsius-fok feletti hőmérsékleten már nem képesek a stabil működésre. Az elképzelések szerint a CPU-ba egy integrált hűtőrendszert is beépítenének, amely megakadályozná, hogy a mikroprocesszor üzemi hőmérséklete meghaladja a 85 Celsius-fokos határértéket. A problémát úgy oldanák meg, hogy 50 mikrométer átmérőjű hűtőcsatornákat helyeznének el az egyes processzormagok között. A hőt ezek fognák fel és adnák le gőz formájában. A gőzt egy kondenzátor segítségével ismét folyékony anyaggá alakítanák át, majd ezt az anyagot visszavezetnék a 3D-s processzorba.

"Egyaránt szóba kerülhet a víz vagy más környezetbarát hűtőfolyadék alkalmazása. Hosszú távon pedig azzal számolunk, hogy az így keletkező hőt felhasználnánk épületek fűtésére" - mondta John R. Thome. Mivel a szerverek üzemeltetésére és hűtésére fordított árammennyiség ötévente megduplázódik, így közel sem mindegy, hogy az új megoldás mennyire lesz hatékony és energiatakarékos. A másik fontos cél a megfelelő teljesítmény biztosítása alacsony energiafelhasználás mellett. Az, hogy az egyes processzormagok miként és hány csatornán kapcsolódnak egymáshoz, ugyancsak a hűtőrendszer kialakításától függ.

A kutatók abban viszont biztosak, hogy hosszú távon létre lehet hozni olyan chipeket, amelyeket a mai társaiknál 90 százalékkal kevesebb energiát fogyasztanak. Az új 3D-s mikroprocesszor prototípusa várhatóan 2010-re már el is készülhet és 2015-ben jelenhetnének meg az új CPU-ra épülő első számítógépek. A processzor sorozatgyártása ugyanakkor 2020 előtt semmiképpen sem kezdődhet el.