Microsoft dévoile un système avancé de refroidissement des puces IA : la microfluidique, qui réduit la chaleur, diminue la consommation d'énergie et permet d'obtenir des centres de données plus puissants

Microsoft dévoile un système avancé de refroidissement des puces IA : la microfluidique, qui réduit la chaleur, diminue la consommation d'énergie et permet d'obtenir des centres de données plus puissants

Le laboratoire de Microsoft teste un système de refroidissement par microfluidique qui triple l'efficacité par rapport aux plaques froides. Les chercheurs affirment que ce nouveau système réduit l'augmentation de la chaleur des GPU de 65 % lors des essais. Le refroidissement par microfluidique promet des centres de données plus denses et plus rapides, tout en réduisant les coûts énergétiques liés aux charges de travail de l'IA.

À mesure que les puces IA deviennent plus puissantes, elles génèrent plus de chaleur que les générations précédentes, poussant les méthodes de refroidissement traditionnelles à leurs limites. La plupart des centres de données utilisent aujourd'hui des plaques froides, où le liquide passe à travers une plaque fixée à la puce. Ce système est séparé de la source de chaleur par plusieurs couches qui emprisonnent la chaleur, ce qui limite son efficacité.

Récemment, Microsoft a révélé qu'il testait une nouvelle approche de refroidissement des puces appelée microfluidique, dans le but de résoudre l'un des plus grands défis du matériel d'intelligence artificielle. La nouvelle conception de Microsoft emprunte une voie différente. Avec la microfluidique, de minuscules rainures sont gravées directement à l'arrière de la puce, permettant au liquide de refroidissement de s'écouler sur le silicium lui-même et d'évacuer la chaleur plus efficacement.

Judy Priest, vice-présidente et directrice technique de Microsoft pour les opérations cloud et l'innovation, estime que cette nouvelle approche pourrait révolutionner la conception des futures puces. « La microfluidique permettrait de concevoir des puces plus puissantes, offrant davantage de fonctionnalités appréciées des clients et de meilleures performances dans un espace plus réduit », a-t-elle déclaré. Priest a ajouté qu'après avoir prouvé l'efficacité de la technologie et démontré le bon fonctionnement de la conception, la prochaine étape consistait à tester sa fiabilité.


Lors d'expériences en laboratoire, la microfluidique a permis d'évacuer jusqu'à trois fois plus de chaleur que les plaques froides, en fonction de la charge de travail, et a également réduit l'augmentation de température du GPU de 65 %. En combinant la conception des canaux avec une IA qui cartographie les points chauds uniques sur la puce, Microsoft a pu diriger le liquide de refroidissement avec une plus grande précision.

Sashi Majety, responsable technique senior chez Microsoft, a déclaré que la chaleur devenait un obstacle. « Si vous continuez à vous appuyer fortement sur la technologie traditionnelle des plaques de refroidissement, vous êtes bloqué », a-t-il déclaré, ajoutant que d'ici cinq ans, les puces pourraient devenir trop chaudes pour être refroidies efficacement avec les systèmes actuels.

Microsoft estime que cette avancée montre comment de nouvelles approches pourraient permettre de créer des centres de données plus rapides et plus denses, tout en réduisant la consommation d'énergie pour le refroidissement. Le géant technologique collabore avec la start-up suisse Corintis pour perfectionner la conception des puces. Dans le but de réduire considérablement sa consommation d'eau, Microsoft a précédemment révélé qu'il travaillait sur un système de refroidissement en circuit fermé pour les centres de données.

Un certain nombre d'autres entreprises technologiques, notamment Lenovo, Dell, Supermicro et Giga Computing, se lancent également dans la course au développement de systèmes de refroidissement avancés, car la surchauffe risque de freiner les progrès de l'IA.


Comment la microfluidique permet de refroidir les puces

Le refroidissement microfluidique fait partie de d'une approche systémique visant à faire progresser l'infrastructure IA, des puces aux serveurs, en passant par les centres de données et jusqu'au cloud. Grâce à des innovations en matière de refroidissement comme celle-ci, Microsoft peut ouvrir la voie à de nouvelles architectures qui utilisent moins d'eau et d'énergie pour refroidir les centres de données.

En plus de ces avancées dans le domaine du refroidissement liquide des centres de données et du refroidissement open source au niveau des serveurs, Microsoft a présenté sa dernière innovation en matière de refroidissement utilisant la microfluidique. La microfluidique est la science qui consiste à faire circuler un liquide à travers des microcanaux, généralement de l'ordre du micromètre, soit la taille d'un cheveu humain.


Microsoft optimise la conception des canaux utilisés par la microfluidique pour le refroidissement à l'aide de l'IA. En cartographiant les signatures thermiques de chaque puce, la microfluidique achemine le liquide de refroidissement directement vers les points chauds. De plus, l'intégration du refroidissement liquide à l'intérieur de la puce permet d'acheminer le liquide de refroidissement directement à côté du silicium et des cœurs actifs.

En outre, ce système dissipe plus de 1 kW/cm², soit 2 à 3 fois le flux de chaleur des plaques froides standard. Les tests en laboratoire de Microsoft montrent que le liquide de refroidissement circulant à l'intérieur de la puce en silicium réduit l'augmentation maximale de la température du silicium à l'intérieur d'un GPU jusqu'à 65 %.


Le refroidissement microfluidique répond également à d'autres défis, tels que le refroidissement de la mémoire à bande passante élevée (HBM), et permet de nouvelles conceptions qui fournissent une alimentation plus efficace à l'arrière de la puce. L'overclocking des micropuces implique d'augmenter la vitesse d'horloge des composants, ce qui peut entraîner une augmentation des performances. Le refroidissement et la marge thermique permis par la microfluidique offrent des avantages supplémentaires pour augmenter les performances.

Adoptant une approche holistique et systémique, Microsoft envisage le refroidissement sous l'angle des interactions entre la charge de travail, le silicium, le liquide de refroidissement, le serveur et le centre de données afin de débloquer de nouvelles architectures pour les charges de travail avancées et d'améliorer l'efficacité des conceptions de racks existantes.

Source : Annonce de Microsoft

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