AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

[SimonG]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Ich bezweifle ernsthaft, dass das in der Praxis funktioniert. Peltierelemente sind recht ineffizient und im Endeffekt hat man mehr Abwärme als ohne. Die Frage ist also ob die verbesserte Wärmeverteilung diesen Nachteil ausgleicht.

 

[yummycandy]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Ich bezweifle ernsthaft, dass das in der Praxis funktioniert. Peltierelemente sind recht ineffizient und im Endeffekt hat man mehr Abwärme als ohne. Die Frage ist also ob die verbesserte Wärmeverteilung diesen Nachteil ausgleicht.

Selbst wenn diese Lösung nicht funktionieren sollte, werden neue Techniken benötigt. Da die Miniaturisierung nicht viel weiter voranschreiten kann, braucht man zusätzlich zu neuen Materialien auch neue Kühllösungen. Denn es ist abzusehen, daß zukünftig nicht nur Speicherchips in die Höhe wachsen, sondern auch CPUs und GPUs. Die Kühlung der kleinen Dies wird dann immer schwieriger.

 

[Cuddleman]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Wie Spaß - da ist die Wand, mal schaun was dein Schädel dazu sagt.

Ja ich weiß, trotz der frühen Erkenntniß orientalischer Völker, das die Erde rund sei, dies sich im christlichen Weltbild als Scheibe festigte!
Ein Musiker, der unabhängig mit der rechten und linken Hand in Variation mit allen Fingern am Klavier spielt, dabei ein Lied singt, die Noten im Notenbuch liest, bei dem ohne merkbare Spielunterbrechung die Seiten von ihm selbst umgeblättert werden müßen, ist dazu fähig, nur einem Computer kann man solches Multitasking in der Kernnutzung nicht beibringen?
Stimmt das kann nicht jeder, da es entweder ein absolut konsequentes Training benötigt, eine Begabung erfordert um Multitaskingfähigkeit auszubilden.
Und das kann offensichtlich ein Prozessor nicht können?
Wieso brauchen wir dann sowas, wenn wir das selbst erlernen können, aber kein Computer-Prozessor?

Ich weiß ja nicht was dich bewogen hat meinen Schädel an einer Wand zu testen?
Den Deal gehe ich ein, aber die Wand wird gegen deinen an der Wand fixierten Schädel ersetzt!
Wo und wann darfst du bestimmen.
Mein Sekundant darf Yummycandy sein!
Aufputschmittel, Doping und Alkohol werden bei dem Test nicht zugelassen und führen zur Disqualifikation, bzw. führen zur sofortigen Beendigung.

Ich denke mal als nicht-ITler, das dies hier deine Kernaussage treffen sollte, aber der letzte Satz vor der letzten Frage in der PDF aus dem Link, macht auch deutlich, wo man zuallererst mal ansetzen muß, um Anwendungen parallelisierbar zu machen.
Das es noch lange Zeit nicht in jedem Fall gelingen wird, liegt vielleicht auch an den fehlenden Koryphäen für Programmierung.
Aber was weiß ich schon!
https://www.uni-muenster.de/AMM/num/Vorlesungen/CUDA-2009/philipp_kegel-parallele_systeme.pdf

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[Arkintosz]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Stur immer zu behaupten Amdahls Gesetz ist allgemein gültig, ist echt zu kurz gegriffen.

Es ist ein unvollständiges mathematisches Modell. Wie üblich trifft es wohl in den mit Abstand meisten Fällen nie ganz zu.

Das Amdahlsche Gesetz wird häufig genannt, wenn man aussagen möchte, dass Software kaum parallelisierbar sei. Allerdings sagt dies das Amdahlsche Gesetz nicht aus.
Es sagt nur aus, dass es einen Grenzwert Beschleunigung durch Parallelisierung in Abhängigkeit von der Anzahl der Arbeitsprozesse gibt.

Oft werden dann Schaubilder gezeigt, wo man schon bei 8 oder 16 Threads keinen Geschwindigkeitsvorteil mehr hat. Diese wurden oft nur zur Verständlichkeit so deutlich kreiert, sind aber irreführend, weil man bei vielen Aufgaben pro Thread fast 100% Performancegewinn hat - es lohnt sich also teils auch, hunderte Arbeiter zu erzeugen.

Das Amdahlsche Gesetz ist sicherlich nicht falsch, sondern ein guter Hinweis darauf, dass die Parallelisierung gewisse (theoretische) Grenzen hat. Allerdings werden die Grenzen oft zu pessimistisch eingeschätzt (Teils unter Umständen auch deshalb, weil der Aussager in dem Fall eine CPU hat, die besonders viel Leistung pro Kern hat, zu Kosten der Anzahl an Kernen).
Für manche Aufgaben könnten selbst 1.000-Kern-CPUs noch nützlich sein, bei bei Virtualisierung, um ein Beispiel zu nennen, wo die Aufgaben(=die virtuellen Maschinen) eine quasi-unendliche Laufzeit haben und es keine Race-Conditions zwischen ihnen geben kann, zudem ist die Verwaltung der Maschinen selbst sehr billig, weil sie im Grunde selbst alle notwendigen Ressourcen zur Verfügung haben (oftmals fest zugeteilt).

Vereinfachtere Programmierungen speziell zur Parallelisierung, würde entscheidend helfen, nur das liegt wohl eher nicht am CPU-Hersteller, sondern an den Softwareentwicklern, die sich immer noch nicht tiefgreifend an dieses Thema heranwagen.

Das ist aktuell ein entscheidender Grund, insbesondere bei der Softwareentwicklung, wo häufig die Entwicklungskosten und dass ein Programm überhaupt läuft über Parallelisierung, bzw. Geschwindigkeit allgemein, gestellt werden.
Es ändert sich aber bereits. Dass 3 Kerne von vieren brach liegen, hat manche bisher nicht gestört. Wenn jetzt teilweise 16 Kerne nicht arbeiten können, wird es kaum noch Programmierer geben, die der Ansicht sind, dass es sich gar nicht lohne, über Parallelisierung/asynchrone Programmierung nachzudenken. Das ist heute ein Standardskill, der bei der Konzeption neuer Programme schon automatisch einfließen muss.

 

[PCGH_Torsten]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Nein? Lern doch bitte nochmal Lesen. Der Sinn des ganzen ist den SPEICHER zu kühlen, NICHT die Logik da diese sowieso schon kühler läuft und damit keine Probleme macht. nochmal - was du da von dir gibst kommt de Aussage gleich das man doch lieber die wärme der VRMs in die CPU Leiten soll weil die CPU ja sowieso einen kühler hat

Logik produziert deutlich mehr Wärme. Das gilt sowohl für Recheneinheiten der im Patent genannten Prozessoren gegenüber relativ sparsamen SRAM (schätzungsweise Faktor 10) als auch in Langezeitdatenspeichern (ruhende Flash-Zellen verbrauchen gar keinen Strom). Die Logik läuft nie von alleine kühler, sondern hat immer den größeren Kühlungsbedarf. Übrigens auch im Vergleich zu VRM-MOSFETs, sonst müssten Mainboard-Kühler ja größer als CPU-Kühler sein.

Wobei mir nicht ganz klar ist, wie man das integrieren will. Denn was eine Seite kühler wird, wird die andere Seite des Peltierelements wärmer.

Der Trick des Patents ist der "temperature inverted processor". Eine Recheneinheit, die laut AMD bei hohen Temperaturen (deutlich höher als für den benachbarten Speicher akzeptabel) besser als bei niedrigen läuft. Die zusätzliche Abwärme der Peltiers wäre dann sogar von Vorteil – das Patent beschreibt eigentlich keine Speicherkühlung, sondern eine Prozessorheizung und hält das für erstrebenswert.

Was ich im Patent nicht finde:
Einen Hinweis darauf, was "temperature inverted processors" sein sollen und wo man sie bekommt. Bei AMD jedenfalls nicht. Und mir wäre auch kein anderes Beispiel von diesem Planeten oder auch nur aus dem Gültigkeitsbereich unserer Naturgesetze (also dem gesamten Universum) bekannt. Typischerweise müssen Maschinen, die Stromverbrauchen um Logikaufgaben zu verrichten, gekühlt werden (irgendwo muss die vormals elektrische Energie ja hin) und nicht auch noch zusätzlich erwähnt. Aber vermutlich hält es das US-Patentamt nicht für nötig, dass eine Erfindung auf real existierende Techniken zurückgreift und AMD reicht es, künftig alle verklagen zu können, die zu anderen Zwecken Peltiers in Halbleiterstrukturen integrieren.

 

[Cuddleman]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Logik produziert deutlich mehr Wärme. Das gilt sowohl für Recheneinheiten der im Patent genannten Prozessoren gegenüber relativ sparsamen SRAM (schätzungsweise Faktor 10) als auch in Langezeitdatenspeichern (ruhende Flash-Zellen verbrauchen gar keinen Strom). Die Logik läuft nie von alleine kühler, sondern hat immer den größeren Kühlungsbedarf. Übrigens auch im Vergleich zu VRM-MOSFETs, sonst müssten Mainboard-Kühler ja größer als CPU-Kühler sein.




Der Trick des Patents ist der "temperature inverted processor". Eine Recheneinheit, die laut AMD bei hohen Temperaturen (deutlich höher als für den benachbarten Speicher akzeptabel) besser als bei niedrigen läuft. Die zusätzliche Abwärme der Peltiers wäre dann sogar von Vorteil – das Patent beschreibt eigentlich keine Speicherkühlung, sondern eine Prozessorheizung und hält das für erstrebenswert.

Was ich im Patent nicht finde:
Einen Hinweis darauf, was "temperature inverted processors" sein sollen und wo man sie bekommt. Bei AMD jedenfalls nicht. Und mir wäre auch kein anderes Beispiel von diesem Planeten oder auch nur aus dem Gültigkeitsbereich unserer Naturgesetze (also dem gesamten Universum) bekannt. Typischerweise müssen Maschinen, die Stromverbrauchen um Logikaufgaben zu verrichten, gekühlt werden (irgendwo muss die vormals elektrische Energie ja hin) und nicht auch noch zusätzlich erwähnt. Aber vermutlich hält es das US-Patentamt nicht für nötig, dass eine Erfindung auf real existierende Techniken zurückgreift und AMD reicht es, künftig alle verklagen zu können, die zu anderen Zwecken Peltiers in Halbleiterstrukturen integrieren.

Vielleicht ist damit nur der durch Polaritätswechsel am Peltierelement umgekehrte Wärmetransport gemeint.
Würde heißen das z.B. brachliegender Speicher an der Warmseite, auf der Logic-Seite eine deutlich höhere Kühlung auf der anderen Seite des Peltier's bewirkt, oder eben umgekehrt.
Ich könnte es mir in dieser Organisierung so vorstellen.
Ob man das extra bewußt organisiert Ansteuern muß, oder man dies über Temperatursensoren, oder gar Spannungs, bzw. Stromsensoren beeinflußt regelt, geht leider nicht im Patent hervor!
In wie weit man die Peltierstruktur fast von mechanischer Beanspruchung fernhalten kann, wird wohl das entscheidende Kriterium für einen langlebigen Einsatz sein.
Allerdings bei granularer Regelung des Peltierelements könnte das trotzdem gelingen, wenn man, nach deiner Annahme, die gesamte Halbleiterstruktur in einem annähernd gleichbleibenden Temperaturbereich halten kann.
Heißt dann allerdings, das im gesamten Ruhezustand, oder minimalster Belastung immer ein gewisser Stromfluß zur Ansteuerung der Peltier's zur Verfügung gestellt werden muß, aber eben die in heutiger Zeit erheblichen Temperaturbeanspruchen, bzw. Entwicklungen zu einem sehr großen Anteil kompensiert werden können.
Im Server-, Workstationen ist das wohl am sinnvollste, da man hier den wenigsten Leerlauf vorfindet!
Also ein ähnliche Ansatz, aber mit gleicher Wirkung, wie die Warmwasserkühlungen.
Dann würden nur die PC-Start- und Abschaltphasen die hauptsächliche durch Temperaturunterschiede hervorgebrachte mechanische Belastung erzeugen, was wiederum ebenfalls durch langsames Aufheizen, bzw. Abkühlen deutlich kompensiert werden kann.
Ein Stromspeicher ob als Kondensator, oder Akku, könnte zumindest die Abkühlphase zeitverzögert Regulieren.
So mein Verständniß.
Die Möglichkeiten der Ansteuerung, inklusive einer eventuellen Stromerzeugung für Steuerzwecke, oder Selbstnutzung , geht ebenfalls nicht hervor.
Deshalb ist deine Annahme, für jegliche Anwendung in Halbleiterstrukturen ein Veto in der Hand von AMD zu haben, erstmal die Vordergründigste.
Nur glaub ich das erstmal nicht, denn es ist doch besser, die technischen Möglichkeiten selbst auszunutzen, anzubieten und in der einen wie der anderen Weise Geld zugenerieren.
Auf jeden Fall, läßt es reichlich Spielraum offen, damit zu arbeiten.
​

 

[PCGH_Torsten]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Die Arbeitsrichtung von Peltiers lässt sich zwar leicht umkehren, aber das ändert nichts am Grundproblem: Auf beiden Seiten des Elements sitzten laut AMD-Patent Wärmequellen, auf keiner Seite sitzt ein Kühlkörper. Da Siliziumchips sehr dünn sind, ist auch quasi keine Wärmekapazität vorhanden, in der man thermische Energie kurzfristig zwischenspeichern könnte. Man kann also nicht einen noch relativ kühlen Teil des Chips aufheizen, um einen bereits sehr warmen Luft zu verschaffen – ganz abgesehen davon, Silizium auch relativ gut Wärme leitet und deswegen erst gar keinen großen Temperaturunterschiede auf zwei Seiten einer dünnen Halbleiterschicht existieren.

Mechanische Belastung ist dagegen kein Problem. Direkte Einwirkungen gibt es gar nicht und thermische Spannungen sind wegen der kleinen Temperaturunterschiede auch nicht wirklich zu erwarten. Die CPU-Logik ist da viel empfindlicher.

 

[Cuddleman]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Die Arbeitsrichtung von Peltiers lässt sich zwar leicht umkehren, aber das ändert nichts am Grundproblem: Auf beiden Seiten des Elements sitzten laut AMD-Patent Wärmequellen, auf keiner Seite sitzt ein Kühlkörper. Da Siliziumchips sehr dünn sind, ist auch quasi keine Wärmekapazität vorhanden, in der man thermische Energie kurzfristig zwischenspeichern könnte. Man kann also nicht einen noch relativ kühlen Teil des Chips aufheizen, um einen bereits sehr warmen Luft zu verschaffen – ganz abgesehen davon, Silizium auch relativ gut Wärme leitet und deswegen erst gar keinen großen Temperaturunterschiede auf zwei Seiten einer dünnen Halbleiterschicht existieren.

Mechanische Belastung ist dagegen kein Problem. Direkte Einwirkungen gibt es gar nicht und thermische Spannungen sind wegen der kleinen Temperaturunterschiede auch nicht wirklich zu erwarten. Die CPU-Logik ist da viel empfindlicher.

Im AMD-Bild zum Patent sind die Stapel der Memorychip nicht selbst untereinander mit Peltiere versehen, so das die einzelnen Memory-, bzw. Logic-Layerschichten eine gewisse Dicke erreichen und eventuell doch einen gewissen Anteil an Wärme, oder Kühle zum entsprechenden anliegenden Teil des passend gepolten Peltierseite abgeben, oder aufnehmen können.
Die Frage ist, wie hoch, oder dick soll der Stapel mal in Zukunft werden, damit der als solche Kühl-, oder Wärmefläche, im Sinne eines üblichen Kühler diesen ersetzen kann.
Das wäre aber bestimmt zu weit in die jetzige Realität, oder Anwendungsmöglichkeit gedacht!
Wir müßen viel kleiner Denken in Verbindung einer äußerst feinfühligen Peltierregelung inklusive Umpolung.
Dem Bild nach, sitzt der gesamte Memory-Layerstapel über der Logic-Fläche.
Das würde den Platzbedarf zu den bisherigen Flächen eines Prozessor nicht unnötig ausweiten, sondern nur in der Höhe ausdehnen.
Die TR4-CPU ist ja schon flächenmäßig eine ganz schön große.
Angestrebet 128> CPU-Kerne könnten AMD dazu veranlassen, sich genau mit dem Thema Peltire-Kühlung zu befassen und die wohl schon befürchteten Probleme lösbar zu machen.​

 

[Casurin]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Logik produziert deutlich mehr Wärme. Das gilt sowohl für Recheneinheiten der im Patent genannten Prozessoren gegenüber relativ sparsamen SRAM (schätzungsweise Faktor 10) als auch in Langezeitdatenspeichern (ruhende Flash-Zellen verbrauchen gar keinen Strom). Die Logik läuft nie von alleine kühler, sondern hat immer den größeren Kühlungsbedarf. Übrigens auch im Vergleich zu VRM-MOSFETs, sonst müssten Mainboard-Kühler ja größer als CPU-Kühler sein.

Wenn man von Arbeitslogikl spricht ja. Aber die Speicherlogik ist sehr simple mit entsprechend niedrigem verbrauch.
SRAM dagegen selbst verbraucht deutlich Energie unter anderem auch weil ständig der gesammte Speicher neu beschrieben werden muss.

 

[PCGH_Torsten]

AW: AMD reicht Patent für Stapelspeicher-Kühler ein

Im AMD-Bild zum Patent sind die Stapel der Memorychip nicht selbst untereinander mit Peltiere versehen, so das die einzelnen Memory-, bzw. Logic-Layerschichten eine gewisse Dicke erreichen und eventuell doch einen gewissen Anteil an Wärme, oder Kühle zum entsprechenden anliegenden Teil des passend gepolten Peltierseite abgeben, oder aufnehmen können.
Die Frage ist, wie hoch, oder dick soll der Stapel mal in Zukunft werden, damit der als solche Kühl-, oder Wärmefläche, im Sinne eines üblichen Kühler diesen ersetzen kann.​

Niemand spricht vom Ersatz herkömmlicher Kühler, es geht nur um die Wärmeverteilung. Das nackte Silizium hat viel zu wenig Oberfläche, um die Wärme direkt an die Luft abgeben. Schon ein Peltier als solches kann durch seine eigene Wärmeentwicklung Schaden nehmen, wenn es ohne Kühlkörper betrieben wird.

Wenn man von Arbeitslogikl spricht ja. Aber die Speicherlogik ist sehr simple mit entsprechend niedrigem verbrauch.
SRAM dagegen selbst verbraucht deutlich Energie unter anderem auch weil ständig der gesammte Speicher neu beschrieben werden muss.

Meinst du eventuell DRAM? SRAM muss nicht regelmäßig neu beschrieben werden, sondern konstant mit Strom versorgt werden. Eine Ansteuerungslogik ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise auch kaum nötig, die Daten können direkt übergeben werden. Aus beiden Gründen wegen der geringen Speicherdichte findet man SRAM fast ausschließlich als schnellen Zwischenspeicher in der Nähe von Rechenlogik. Letztgenannte hat einen viel höheren Energieumsatz als die zugehörigen Caches. (Beliebtestes Beispiel sind Gallatin und Northwood: Ersterer hat dreimal so viele Transistoren, die alle für Cache genutzt werden, verbraucht aber nur 15-25 Prozent mehr Strom.)

Ähnliches gilt, wie beschrieben auch für Flash-NAND und die von diesem benötigte, aufwendige Ansteuerung und man kann das Beispiel auch auf DRAM und DRAM-Controller ausgleichen, beispielsweise einen HMC-Stack: Für alle drei weit verbreiteten Speichertypen hat die Ansteuerungslogik eine weit höhere Leistungsdichte wie die typischerweise assoziierte Logik.​