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Vapochill LightSpeed - Page 1/15

Rédigé par David D. - 26/05/2004
Catégorie : Phase-Change



 
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Introduction

Pour augmenter la puissance de calcul d'un processeur lors d'un overclocking, on doit faire attention à la chaleur importante qui est générée. C'est elle qui limite en partie la montée en fréquence, l'autre cause étant la limite physique du matériel. Avec l'avènement de processeurs toujours plus gourmands en énergie, les puissances à dissiper augmentent, car ce qui est consommé par le processeur doit en ressortir à un moment ou à un autre (loi de conservation). Cette sortie se fait sous la forme énergétique la plus dégradée qu'est la chaleur. Le processeur va donc beaucoup monter en température, car il doit évacuer une plus grosse puissance sur une surface très réduite. La nécessité de refroidir correctement est donc de plus en plus présente, que ce soit pour overclocker ou non. De la température dépendra l'overclocking...

Le froid favorise le fonctionnement des semiconducteurs et augmente les vitesses de commutation. Il permet aussi de réduire les pertes Joule grâce à des résistances électriques d'interconnexions (liaisons entre les transistors) plus faibles par exemple. Différentes techniques de fabrication et la miniaturisation permettent de diminuer ces temps de commutations, mais le froid permet de l'améliorer encore plus, ce qui permet d'augmenter la puissance des puces. Une basse température permet de diminuer le niveau d'excitation thermique des atomes au sein du cristal de silicium (et des autres matériaux présents), ce qui facilite le passage et la mobilité des électrons. Le transistor peut ainsi fonctionner plus rapidement jusqu'à une certaine température où le silicium perdra ses propriétés semiconductrices. Cette limite semblerait être vers les -180 °C à -200 °C d'après certaines études (IBM) sur du CMOS traditionnel, mais difficile de trouver des informations précises à ce sujet. D'autres matériaux semiconducteurs, autres que le silicium, sont employés pour fonctionner dans des températures proches du zéro absolu (applications scientifiques).

Le froid permet également de réduire les courant de fuite qui se produisent à chaque transistor et qui augmentent l'énergie à fournir pour fonctionner correctement. Ceci est très intéressant pour les mémoires par exemple, où l'on peut réduire d'un ordre cinq ce courant de fuite et donc garder plus longtemps une information sans dépenser d'énergie (graphe de droite ci-dessous).

Pour parler de l'extrême, il faut savoir que certaines machines de calcul ont été fabriquées et vendues avec des processeurs refroidis par un circuit d'azote liquide à -196 °C pour pousser au maximum les capacités de calcul (ETA Systems, 1986). Au contraire de ce que pense beaucoup de monde, refroidir fortement permet d'améliorer, en plus des avantages cités ci-dessus, la fiabilité des composants en réduisant les phénomènes d'électromigration ou de diffusion (réactions liées à la température). Il y a évidemment une limite à cette fiabilité, car une température trop basse peut engendrer des contraintes mécaniques suffisamment élevées pour aller jusqu'à la rupture de certaines parties du processeur ou un non fonctionnement de celui-ci. Si l'on est raisonnable, un refroidissement à basse température sera bénéfique à tout point de vue sauf en ce qui concerne le coût et l'énergie à fournir au système.

Le premier système commercial dédié à l'overclocking a été le Kryotech SuperG (1997) qui fût le premier système capable de franchir le cap mythique du gigahertz avec un processeur AMD. Depuis, ça a évolué et Asetek a été l'une des premières sociétés à offrir des systèmes de réfrigération autonomes pouvant fonctionner 24/24 et que l'on connaît sous le nom de Vapochill. L'augmentation de la puissance de refroidissement et la simplification de mise en oeuvre depuis ces premiers Vapochill rendent assez attractifs ces systèmes frigorifiques. Ceux-ci sont quand même réservés en priorité à des overclockeurs jamais satisfaits des résultats qu'ils obtiennent avec d'autres méthodes, mais ils peuvent être aussi utilisés si les conditions de températures sont difficiles (pays chaud par exemple). On va donc s'intéresser particulièrement au dernier né de Asetek, le LightSpeed, et détailler un maximum de choses.

 
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