Chips ontworpen die warmte hergebruiken

Met een beetje mazzel verzorgen chips in de toekomst voor een groot deel hun eigen stroomvoorziening. Op de site van The Register lezen we over een manier om de warmte die de huidige chips afgeven te hergebruiken. Reversible Computing, zoals de techniek heet, vangt de warmte op via oscillators die energie reflecteren naar de transistors zodra dat nodig is. Dit zou een oplossing moeten zijn voor de hitteproblemen die toekomstige processors te wachten staan. Volgens de professor zouden efficiëntere productieprocessen en verkleining van de transistors genoeg ruimte moeten creëeren voor de oscillators:

"The long term goal of the program is to build computing devices that go through their cycle of operations just coasting from one cycle to the next," Frank said in an interview. "In the long run, reversible computing is the only thing we can do to keep pushing performance limits." [...] Frank believes that more efficient manufacturing processes and ever-shrinking transistors will open enough room on the silicon to add these oscillators.

Reacties (71)

[Verwijderd]

De techniek is best wel ingewikkeld. Maar het zou inderdaad zo naderhand eens tijd worden dat die dingen wat minder energie slurpen.
Als je ziet dan een Prescott 100W zal verbruiken, waarvan pakweg de helft (om makkelijk te rekenen he ) aan warmte verloren gaat en daar de helft (dat zou al een zeer hoog rendement zijn IMHO, het artikel zegt er ook niets meer op) kan er toch 25W "gerecycleerd" worden. Maar die zal op zich dan ook weer warmte afgeven en zo verder en zo voort.

[RocketKoen]

100% gaat naar warmte.

tenzij jouw proc zo heet wordt dat ie licht geeft

[C00P]

Als een CPU 100 Watt verbruikt zet hij die 100 Watt om in warmte hoor.

Sneller typen volgende keer

[Japs]

Er gaat ook wat energie in opgewekte EM-velden zitten. Volgens mij is dat bij een CPU (in de huidige vorm met halfgeleiders tenminste) de energie die nuttig wordt gebruikt.
Er worden in transistors constant velden opgebouwd en weer afgebroken (bijvoorbeeld tussen gate en source/drain-kanaal in een FET).
Het veranderen van een EM veld kost energie.

Wat natuurlijk niet wegneemt dat het overgrote deel van de energie wordt omgezet in warmte.

[Verwijderd]

Ga je me nu zeggen dat elke watt die je cpu in gaat de cpu uit gaat als warmte? Dus alle leuke stroomsignalen die je CPU doorgeeft aan je hele PC zijn 0W? Hmm?

[Atmosphere]

Hij heeft het over verbuik... niet doorgifte

[zoeloelip]

Jullie hebben beide gelijk. Een deel van het verbruik van de processor wordt omgezet in warmte en een deel wordt gebruikt voor de signalen die terug uit de processor komen. Maar uiteindelijk zal alle energie omgezet zijn in wamte, dat is nu eenmaal zo. Elk systeem streeft naar een zo groot mogelijke wanorde en warmte is nu juist de meest wanordelijke engergie, daarom dat een perpetuum mobile nooit zal kunnen bestaan.

[memphis]

Dat betekent dat er dan niets uit komt, lijkt mij niet....

Het vermogen wat afgestaan wordt en dan is dat alleen al de impedantie aan alle output lijnen mag je er van af trekken.

Het is net als een HiFi versterker of beter een batterij met een externe en interne impedantie.

[Janoz]

Een processor zet echt geen 50 watt op de datalijnen hoor . Vergelijking met een versterker slaat ook nergens op omdat een versterker een signaal versterkt en dus energie toevoegd.

In het ideale geval zou een processor helemaal niet warm worden (door afwezigheid van weerstand). In dat geval zou een processor geen stroom verbruiken net als de knop van de lamp in je kamer ook geen stroom verbruikt als de lamp aan staat.

[Pimmeh]

Hmm, zou dit ook bij andere dingen gebruikt kunnen worden? Want bijna alle gebruiksapparaten geven warmte af. Kan een enorme spring voorwaarts betekenen in minder energieverbruik en dus een sparing van het milieu.

[Metal Baron]

Ja, dit kan wel, maar bij veel apparaten is dit niet de moeite waard vanwege de hoge kosten van de oscilators. Je ziet wel dat zeer warmteproducerende apparaten (bijvoorbeeld in fabrieken) tegenwoordig worden gebruikt om het water van de stadsverwarming mee op te warmen.

[Verwijderd]

Een sterk staaltje techniek wat hier uitgehaald wordt. De eigenfrequentie van de oscillator moet overeenkomen met de frequentie van de transistor. Dit betekent dat overklokken niet meer mogelijk is, want dan klopt de timing niet meer. Tenzij de oscilators ook 'instelbaar' zijn. Ben benieuwd hoe snel we dit in de praktijk terugzien.

[Verwijderd]

oscilators koppelen aan FSB en multiplier?

[StratoFarmer]

Ik las hetzelfde op Wired, maar daar leggen ze het naar mijn mening iets beter uit dan op the register:
http://www.wired.com/news/technology/0,1282,61118,00.html?tw=wn_techhe ad_8

[Madcap]

Is e.a. niet in strijd met de tweede hoofdwet van de Thermodynamica?

De winst zal waarschijnlijk maar zeer beperkt zijn in ieder geval. Een grote "doorbraak" in de strijd tegen de vermeende milieuproblematiek zal het waarschijnlijk niet zijn / ooit kunnen worden.

[sugarcube]

madcap heeft gelijk, thermodynamisch is dit nonsens.

het is niet omdat op "the register" een verhaaltje staat dat het ook waar is - of dat het uberhaubt werkt

[Verwijderd]

Eén van de fundamentele natuurwetten, de tweede hoofdwet van de thermodynamica blijkt niet algemeen geldig te zijn. Natuurkundigen van de Australian National University hebben laten zien dat deze wet op een schaal van micrometers en gedurende korte perioden wel degelijk geschonden wordt.

http://www.fractal.org/Fractal-Research-and-Products/Beetje-geschonden .htm

Dit wist ik niet...

[berend_engelbrecht]

Deze meneer heeft nog meer wereldschokkend onderzoek op zijn naam ... Bennett, described by IBM as an expert in the physics of information, has done some pioneering work in the field of teleportation.

Voor je nu denkt dat ik hem niet serieus neem , dat was ook echt wetenschappelijk onderzoek, betaald door IBM. Maar voor mij heeft het allemaal een erg hoog star trek gehalte. Eerst zien, dan geloven.

[Verwijderd]

Dit hangt van het rendement af lijkt me.

Als je een proc van 50W kan koelen met cellen die 25% van de warmte kan opvangen dan wordt het interessant maar als het om milliwatts gaat dan lijkt me het een storm in bak met koelvloeistof.

[Verwijderd]

Ik vraag me af of de minieme stroomwinst opweegt tegen de ontwikkel- en implementatiekosten hiervan.

[subsonik]

Toch iemand die het doorheeft

Het bericht hier op de frontpage is nogal verwarrend opgesteld. Er wordt namelijk helemaal geen warmte hergebruikt of vastgehouden in oscillators! Waar het om gaat is dat een deel van de energie die anders verloren zou gaan, bijgehouden wordt, voor deze in warmte omgezet wordt.

[ritsjoena]

Wat hier gedaan wordt is niet in strijd met de tweede hoofdwet van de thermodynamica.

Het punt is namelijk dat het proces de orde niet vergroot, maar alleen de toename van wanorde vertraagt. Een DEEL van de anders verloren energie wordt hergebruikt en pas daarna verloren.

Het is eigenlijk alleen maar een middel om de efficientie van het systeem flink op te schroeven. Maar 100% of meer efficientie (= perpetuum mobile) zit er niet in.

Ik denk dat het in deze discussie goed is om op te merken dat de orde lokaal wel kan toenemen, volgens de 2e hoofdwet. Het gaat er namelijk om dat de wanorde (entropie) van het gehele systeem toeneemt. Dus de wanorde van processor + het hele universum eromheen tezamen moet toenemen. Een mooi voorbeeld waarbij de lokale orde toeneemt terwijl de globale orde afneemt is leven. Jij kan bestaan dankzij dit fenomeen.

[PipoDeClown]

wat moet er in dit geval verstaan worden onder de term "oscillators"?

[loodgieter]

een soort celletjes die de de warmte bewaard en dan afgeeft als dat nodig is. maar dat werd eigenlijk al in de tekst gezegd?

zoals de techniek heet, vangt de warmte op via oscillators die energie reflecteren naar de transistors zodra dat nodig is.

correct me if im wrong

misschien een goed idee voor Intel omdat die (helaas) met veel warmte hebben te kampen (Prescott Itanium II).

By reusing energy with the help of tiny oscillators added to a chip's circuity, Frank hopes to make it possible for companies such as Intel and IBM to keep coming up with more powerful products.

[gp500]

fout:
oscillator is een component die een bepaalde frequente maakt de grijse platte componenten die wel op sommige borden zitten (vooral oudere).

maar dit hebben ze waarschijnlijk omgerdaaid ofzo.

[Gé Brander]

Zoals jij hem bedoelt wel ja, maar het woord oscillator wordt voor andere zaken ook gebruikt.

[_Thanatos_]

Begrijp ik het goed dat een oscillator dus warmte-energie in elektrische energie kan omzetten?

Dan zou het voor veel andere (grote) apparaten ook een uitkomst zijn. Veel elektrische en brandstof-aangedreven apparaten zijn zeer onrendabel door de warmte die eraf komt.

[Verwijderd]

Dit zou een oplossing moeten zijn voor de hitteproblemen die toekomstige processors te wachten staan.

Dit klopt toch niet?

De hitte wordt opgeslagen in oscillators en vervolgens onder de vorm van stroom hergebruikt in de chip die door de weerstand wederom warmte afgeeft. De resterende benodigde stroom wordt op de normale manier aangevuld.

Het is zo dat er op deze manier minder stroom verbruikt wordt omdat een deel gerecycled wordt, maar volgens mij blijft de bruto hitte toch hetzelfde.

[DaMayan]

Volgens mij heb je aan beide kanten voordeel:
Als die oscillators die warmte omzetten/opslaan dan koelen die ook de chip af. Totale energie blijft gelijk.

In principe gebruikt de chip dezelfde hoeveelheid energie (die van oscillator+extern) en produceert dus dezelfde hoeveelheid warmte alleen die warmte wordt nu ook gebruikt voor stroom. De overige (minder dus) warmte wordt alsnog uitgestraald, voor het gevoel blijft hij dan koeler.

[Johnny]

Het energieverbruik daalt niet, het stroomverbruik wel omdat er een tweede energiebron (warmte) wordt gebruikt.

Omdat deze warme wordt omgezet naar stroom wordt de chip minder warm.

[Verwijderd]

Volgens mij klopt dit Tweakers-artikel niet helemaal.
In het originele artikel staat niet dat er warmte wordt omgezet in elektriciteit.

Normaal gesproken als een logische '1' een '0' moet worden, dan wordt hij kortgesloten. Bij die kortsluiting komt warmte vrij.
Wat ze hier willen doen is niet gewoon kortsluiten, maar de elektrische energie op een bepaalde manier opvangen met oscillator ofzo (ze zijn eerlijk gezegd een beetje vaag over wat ze gaan doen).

Warmte omzetten in elektriciteit is nog niet zo heel makkelijk. Of je moet bij elk transistortje een Peltier-elementje zetten

[Verwijderd]

Inderdaad: je hebt gelijk en de titel van dit artikel zet iedereen op het verkeerde been.
I.p.v. de lading weg te gooien in de vorm van warmte is het idee deze in de tegenovergestelde richting te hergebruiken voor de volgende operatie cyclus. Vandaar de kreet "reversible computing". Om die lading om te draaien wil Michael Frank de oscilators gebruiken. Als dit lukt blijft er meer lading behouden er wordt hoeft er dus minder warmte ontwikkeld te worden.

[@baddon]

Volgens de processor zouden efficiëntere productieprocessen en verkleining van de transistors genoeg ruimte moeten creëeren voor de oscillators.

Hehe processor met AI of toch maar professor?

[LSDsmurf]

LOL mijn 1 april grap van vorig jaar werkte ongeveer het zelfde :
- Stukje speciale 'tapezoid' tape op je 3D kaart plakken
- Tapezoid absorbeert hitte => draait dus cooler
- Tapezoid gebruikt geabsorbeerde hitte om speciaal stofje in de chip te pompen om meer performance te krijgen

www.dvhardware.net/review32_tapezoid.html

[YopY]

ROFL! inderdaad ja, goede grap! zoiets moeten ze vaker doen! (Ik vraag me af hoeveel erin trapten, als je niet gezegd had, dat het een 1 april grap was, had ik het waarschijnlijk ook nog geloofd.)