Kompakte Wärmesensoren für kühlere Chips

NEC hat eine Technologie vorgestellt, um die Wärmeentwicklung in Mikrochips besser unter Kontrolle zu bringen. Mithilfe von besonders kompakten Wärmesensoren, die über die Fläche von LSI-Chips (Large Scale Integration) verteilt werden, kann die Wärmeentwicklung genau überwacht werden.

Das erlaubt eine grafische Darstellung in Echtzeit ebenso wie eine passende Reaktion auf zu starke Hitzeentwicklung. Das hilft, Strom zu sparen und die Lebensdauer von Chips zu verbessern. Geeignet ist die Technologie für Chips bis hin zu modernsten Hochleistungsprozessoren.

„Die Technologie verwenden wir in den Vektorprozessoren beim HPC-System (High Performance Computing) NEC SX-9“, erklärt Thomas Schoenemeyer, Manager HPC Presales bei NEC Deutschland.

Die NEC-Wärmesensoren sind laut Unternehmen zehnmal kleiner als herkömmliche Dioden-basierte Modelle. Das erlaubt, hunderte der Miniatursensoren auf der Fläche eines LSI-Chips zu verteilen. Damit könne die Wärmeverteilung im Chip in Echtzeit und auf bis zu drei Grad Celsius genau beobachtet werden. Bei zu hoher Hitzeentwicklung kann das System automatisch reagieren. „Die Technologie hilft beispielsweise, die Lüftung effizienter zu gestalten“, meint Schoenemeyer. Bei starker lokaler Wärmeentwicklung können Rechenaufgaben auf wenig aktive, kühle Bereiche eines Chips ausgelagert werden, so das Unternehmen.

Ziel ist es, ein Entstehen hoher Temperaturen zu vermeiden, die einen Leistungsabfall bewirken und die Lebensdauer von Elementen verringern würden. Die resultierende Optimierung von Taktfrequenz, Datenverarbeitung und Spannungspegel könne den Stromverbrauch um 20 bis 50 Prozent reduzieren, so das Unternehmen. Eine grafische Darstellung der Wärmeverteilung in LSI-Chips ist mithilfe der NEC-Technologie möglich. Das verspricht neben einer Kontrollmöglichkeit auch Unterstützung beim optimierten Systemdesign.

Genutzt wird die Technologie in NECs SX-9-System, das hohe Rechenleistung bei geringem Stromverbrauch in Aussicht stellt. Bislang existiert nur eine HPC-Anlage auf dieser Basis in Japan, doch weitere sollen folgen. Bei der Energieeffizienz gemessen am Linpak-Benchmark, welche die Top-500-Liste der stärksten Superrechner der Welt neuerdings berücksichtigt, müsse sich SX-9 IBMs BlueGene/P geschlagen geben, so Schoenemeyer.

Bei auf Applikationsleistung optimierten Systemen etwa für die Klimaforschung könne das System seine Stärke unter Beweis stellen. Wie gering der Stromverbrauch wirklich ausfällt, sei noch schwer einzuschätzen. „Wir werden das beim Deutschen Wetterdienst sehen“, so der HPC-Experte. Dort soll bis Ende des Jahres ein SX-9-System in Vollbetrieb gehen.