Une puce de déformation mince: abaisser la tension

Nous concluons la colonne précédente à ce sujet (oui, car la semaine dernière j’ai dû interrompre la séquence de colonnes sur les processeurs en raison de la nécessité de faire connaître un événement encore à temps pour qu’il soit visité par les lecteurs) en promettant d’expliquer pourquoi les processeurs chauffent, comment faire pour dissiper la chaleur générée et, surtout, comment réduire cette production de chaleur pour l’empêcher, littéralement, de faire fondre la puce. Alors mettons-nous au travail.
Avant, cependant, un commentaire. Les microprocesseurs sont fabriqués en utilisant la technique des circuits intégrés depuis près de cinquante ans (le premier, le I4004, a été fabriqué par Intel en 1971) et depuis lors, la technologie a énormément évolué. Des techniques sophistiquées ont émergé pour contourner certains problèmes et un processeur fabriqué de nos jours n’est même pas physiquement similaire à l’ancien i4004 (voir la figure 1, le 4004 à gauche et un Intel Core i7 avec architecture Haswell à droite). Sans parler des détails techniques.
Notre objectif, ici, est exclusivement de comprendre un phénomène: pourquoi les processeurs chauffent et que faire pour minimiser cette production de chaleur. Ce phénomène qui génère un problème qui tourmente les concepteurs de microprocesseurs depuis toujours. Alors, restons aux conditions génériques, les plus simples, donc les moins modernes. Des problèmes tels que l’architecture tridimensionnelle interne des processeurs et la multiplicité des cœurs, bien qu’importants pour augmenter la vitesse de traitement, seront laissés de côté – sinon cette série de colonnes ressemblerait à l’épée d’Affonso Henriques: longue et ennuyeuse.
Cependant, toute personne intéressée par les détails de la fabrication et du fonctionnement des microprocesseurs peut visiter la section écrits du site Piropo (bpiropo.com.br/escritos ), cliquez sur le raccourci « colonne dans les PC du Forum » et consultez la série « Loi de Moore: jusqu’à quand? », commencé le 07/02/2005 – toujours en tenant compte du fait qu’elles ont été écrites il y a dix ans, que beaucoup des prévisions qui y sont contenues aujourd’hui sont déjà des techniques dépassées et que certaines se sont même concrétisées. Mais les principes de base mentionnés ici continuent de s’appliquer.
Maintenant, oui, passons à autre chose. Pourquoi les processeurs chauffent-ils?
Les processeurs chauffent pour la même raison que les lampes à incandescence chauffent: car, à l’intérieur, se forment des courants électriques qui traversent des conducteurs électriques qui, à leur tour, offrent une résistance naturelle au passage d’électrons en mouvement (c’est-à-dire le courant électrique lui-même, dont le nom est tout à fait approprié car il consiste en un flux, ou courant, d’électrons traversant un milieu conducteur qui lui offre une certaine résistance).
Eh bien: la quantité de chaleur générée par le courant dépend directement de la puissance consommée pour surmonter la résistance.
Vous ne pouvez pas aller aux détails ici sur ce qui devient ”puissance » d’un point de vue technique, mais nous avons tous une idée raisonnable de ce qu’elle représente d’un point de vue pratique: une lampe à incandescence qui éclaire plus consomme plus d’énergie, ainsi qu’un camion qui transporte une charge plus lourde. En ce qui concerne les microprocesseurs, celui capable d’effectuer le même traitement plus rapidement consomme plus d’énergie.

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