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07.07.2008

Neue Wärmesensorik zeigt genaue Temperatur der Rechner an

NEC: Hitzefrei für Chips

Markus Henkel

Wenn man beim Menschen vom rauchenden Kopf spricht, ist der Betroffene gerade in einer anstrengenden Denkphase. Das Gehirn leistet in diesem Moment Schwerstarbeit. Beim Rechner ist das nicht viel anders. Hier sind Prozessoren oder andere Einheiten auf kleinen Chips vereinigt und bilden das Leistungszentrum des Rechners. Der Unterschied: Der Chip ist viel kleiner, leistet mehr und wird unglaublich heiß.

Die Rede ist von so genannten LSI-Chips (Large Scale Integration), dem wichtigsten Baustein der Chip-Industrie. Die steigende Wärmeentwicklung in den immer kleineren Chips bedroht zunehmend deren Leistungsfähigkeit und wird zum Klimakiller und Kosten-feindlichen Stromfresser. Der Technologie-Riese NEC stellte jetzt eine neue Technologie vor, mit der sich die Wärmeverteilung von LSI-Chips grafisch darstellen und durch Gegenmaßnahmen ihr Stromverbrauch drastisch senken lässt.

Bis zu 50 Prozent Einsparpotential

Die Technologie könnte damit eine der größten Herausforderungen der Chip-Industrie, die durch die zunehmende Miniaturisierung von LSI-Bausteinen entstanden ist, bewältigen. Erste Test bestätigen die Entwickler: So wurde die so genannte Wärmesensorik auf einem der leistungsfähigsten Supercomputer der Welt, dem Vektorrechner SX-9, vorgeführt. Hier konnte man über die Sensorik die Wärmeentwicklung steuern und den Riesen effizienter rechnen lassen.

Immer wieder gerne gesehen: Der SX9 von NEC muss wegen seiner Leistung gut gekühlt werden

"Die neue, innovative Wärmesensorik wird bereits in den Vektorprozessoren des Supercomputers NEC SX-9 eingesetzt. Allerdings kommen LSI-Chips heute schon in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz, sei es in Computern und Servern, Fahrzeugen oder digitalen Audio- und Videogeräten. Deshalb kann man davon ausgehen, dass unsere neue Technologie zum feingranularen Temperatur-Management mittelfristig auch in End-User-Geräten wie PCs und Laptops genutzt wird. Denn Forschung und Entwicklung laufen natürlich auf Hochtouren und der Ruf nach Energieeinsparungen macht vor dem End-User-Markt nicht Halt" so Thomas Schoenemeyer, Leiter HPC Presales NEC, gegenüber netzwelt.

Durch die Entwicklung dieser Technik können nun lokal gezielte Maßnahmen ergriffen werden, um die Wärmeentwicklung in bestimmten Bereichen von LSI-Chips zu steuern. Rechenmaschinen mit starker Wärmeentwicklung werden im Notfall intensiv belüftet und spezifische Operationen gezielt an gesonderte Server übergeben. Aufgaben können also auf weniger aktive Bereiche des Chips ausgelagert werden, sodass der Gesamtstrombedarf reduziert und auch die Umwelt geschont wird. Man spricht hier von Einsparungen im Stromverbrauch von bis zu 50 Prozent.

Aber wie muss man sich die Arbeitsweise der Technologie vorstellen? Es handelt sich um eine Rechenmethode, mit der sich die Größe des Wärme-Kriechstroms bei LSI-Chips im Betrieb messen und in einen Temperaturwert umwandeln lässt. Bis dato konnten in LSI-Chips nur Wärmesensoren eingesetzt werden, deren Messfehlertoleranz bei mehreren Dutzend Grad Celsius lag. Die neuen Sensoren liefern dagegen auf bis zu drei Grad Celsius genaue Werte. Selbst wenn bei unterschiedlichen LSI-Bausteinen Herstellungs-bedingt wechselnde Kriechströme auftreten, die bis um das Hundertfache voneinander abweichen, soll die neue Generation von Sensoren eine extrem hohe Messgenauigkeit besitzen.

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