NovoLINC: MaxLINC hält 400 W/cm² Wärmestromdichte auf verzogenem Silizium stand

Was der Test zeigte

Das in Pittsburgh ansässige Unternehmen, ein Anbieter von Wärmemanagementlösungen für KI-Computing, führte den Test mit einer spezialisierten einphasigen Direct-Liquid-Cooling-Kühlplatte von CoolIT, einem Unternehmen von Ecolab, durch. NovoLINC zufolge hielt der gesamte thermische Aufbau die Sperrschichttemperatur des Siliziums während des Tests unter 90 °C.

Der Testchip wurde als produktionsnah beschrieben und wies etwa 150 µm Verzug auf. NovoLINC argumentiert, das sei wichtig, weil das Ergebnis eine effektive Wärmeübertragung zeige, selbst wenn der Verzug des Chips schwierige mechanische und thermische Kontaktbedingungen schaffe. Die Gesamtleistung des Bauteils erreichte 3.300 W. Das zeige, so das Unternehmen, dass MaxLINC den rasant steigenden thermischen Anforderungen kommender GPUs, CPUs, ASICs und anderer KI-Beschleuniger gewachsen sei.

Warum Verzug ein thermisches Problem ist

Laut der Mitteilung werden Verzug von Silizium und Package zu einer immer wichtigeren Herausforderung für das Thermodesign, da KI-Prozessoren auf höhere Leistung und größere Package-Formate zusteuern. Schon kleine Abweichungen von der Ebenheit können zu ungleichmäßigem Kontakt zwischen Halbleiter und Kühlsystem führen. Das erhöht den thermischen Widerstand und kann lokale Hotspots erzeugen.

NovoLINC erklärt, MaxLINC sei darauf ausgelegt, dies mit einer proprietären nanostrukturierten Verbundarchitektur zu bewältigen, die extrem niedrigen thermischen Widerstand mit mechanischer Nachgiebigkeit verbindet. Das Material soll auch auf unebenen Oberflächen einen wirksamen thermischen Kontakt halten und die Wärme von Hochleistungshalbleitern in moderne Kühlsysteme leiten.

Die Plattform ist nach Angaben des Unternehmens für den Einsatz entlang des gesamten Wärmepfads gedacht: bei direkten Schnittstellen zwischen Chip und Kühlung, zwischen Chip und Wärmeverteiler im Package sowie zwischen gehäusten Bauteilen und Kühlplatten oder anderer moderner Kühlhardware.

Stimmen von NovoLINC und CoolIT

NovoLINC-CEO Dr. Ning Li sagte, KI-Computing entwickle sich in Richtung Multi-Kilowatt-Prozessoren, und die Wärmeabfuhr aus großen, mechanisch komplexen Packages werde „zu einer der schwierigsten Herausforderungen der Branche“. Mit MaxLINC wolle man die thermische Schnittstelle als limitierenden Faktor beseitigen und Chip-, System- und Kühlungsentwicklern mehr Gestaltungsfreiheit geben.

CTO Dr. Sheng Shen sagte, das Unternehmen arbeite mit Firmen aus den Bereichen einphasige Direct-Liquid-Cooling-, zweiphasige Direct-Liquid-Cooling- und Immersionskühlung zusammen. Die Ergebnisse zeigten aus seiner Sicht eine thermische Roadmap, in der die eigene Schnittstellentechnologie in Kombination mit heutigen und künftigen Flüssigkühlsystemen leistungsstärkere Chips und KI-Serverarchitekturen ermöglichen könne.

Ben Sutton, Product Marketing Manager bei CoolIT, sagte, die Kombination zeige, dass einphasiges DLC Prozessoren mit hoher Wärmestromdichte „bis weit ins nächste Jahrzehnt“ bewältigen könne, „ohne die Kosten und die Komplexität eines Wechsels der Kühlarchitektur“. Er fügte hinzu, Rechenzentrumsbetreiber träfen schon heute langfristige Infrastrukturentscheidungen.

Verfügbarkeit und Hintergrund

MaxLINC-Muster sind laut NovoLINC für Kundenevaluierung und Qualifizierung verfügbar. Angaben zu Preisen oder Stückzahlen enthält die Mitteilung nicht.

NovoLINC ging aus der Carnegie Mellon University hervor und hat nach eigenen Angaben eine proprietäre nanostrukturierte Materialplattform und ein skalierbares Fertigungsverfahren entwickelt. Als Zielbereiche nennt das Unternehmen Hochleistungsrechnen, Rechenzentren, Automobilelektronik, Luft- und Raumfahrtsysteme sowie Leistungselektronik. Die Technologieentwicklung wurde nach Unternehmensangaben von der US-amerikanischen National Science Foundation und vom ARPA-E-Programm COOLERCHIPS des US-Energieministeriums unterstützt.

Für Rechenzentrumsbetreiber und Chipentwickler lautet die Aussage, dass die thermische Schnittstelle bei steigender Leistungsdichte nicht der limitierende Faktor sein müsse und die bestehende einphasige Flüssigkühlung länger tragfähig bleiben könne. Dabei handelt es sich um Behauptungen der Unternehmen auf Grundlage einer einzelnen Demonstration; Kundenevaluierung und Qualifizierung stehen noch aus.