マイクロソフトは、AIによって設計され生物学に着想を得た液体冷却静脈でチップの激しい熱を抑えます
トッド・ビショップ著
ワシントン州レドモンド — 毎時約5分前と約5分後になると、Microsoft Teams は会議に早く参加したり遅れて参加したりする人で混雑します。そう、あなたは自分が誰なのか知っていますよね。
こうした予測可能な需要の急増は、業界が直面しているより大きなインフラストラクチャの課題の一例です。つまり、ピーク負荷の処理を待つ間、ほとんどの時間アイドル状態になっているチップやサーバーでいっぱいのデータ センターを構築するか、需要が急増した瞬間にパフォーマンスの問題が発生するリスクを負うかのいずれかです。
マイクロソフトは異なるアプローチを打ち出した。同社は火曜日、マイクロ流体工学の分野における新たな技術の試作に成功したと発表した。この技術により、シリコンを溶かすリスクなしに、サーバーをより高温かつ高速に動作させることができる（いわゆるオーバークロック技術）。
「非常にスパイクの多いワークロードを抱えているので、オーバークロックができれば非常にうれしいです。そうすれば、必要なサーバー数は大幅に減り、より優れたエクスペリエンスを提供できるからです」と、マイクロソフトのテクニカル フェローで、コア Office 365 サービスの開発ディレクターを務めるジム クリーウェインは、当初マイクロソフトのシリコン開発チームに持ち込んだ課題を振り返りながら語った。
マイクロフルイディクス自体は新しい概念ではありません。チップ上に冷却プレートを配置する代わりに、微細なチャネルを通して液体の冷却剤をプロセッサ内部に直接送り込むというアプローチです。
しかしマイクロソフトは、特定のワークロードを実行するさまざまなチップの固有の熱特性に合わせて冷却システムをカスタマイズするために AI を使用する新しいアプローチを開発したと述べています。
生物学に着想を得たこのデザインは、葉脈を彷彿とさせ、チップの最も高温になる箇所に冷却剤をより正確に供給します。同社によると、この冷却プレートは既存の冷却プレートに比べて最大3倍の放熱効果を発揮し、オーバークロックの実現性を高めます。
「太陽の表面」
マイクロソフトのシステム技術担当ディレクター、ハサム・アリサ氏は、特定エリアの熱の強さ、あるいは密度を測る技術的な尺度に言及し、チップ上のホットスポットのいくつかは「非常に小さなスケールで見ると、太陽の表面と同じ熱流を持つ可能性がある」と述べた。
実用プロトタイプは市販のIntel Xeonチップ上で実証されましたが、Microsoftはこのイノベーションが、同社のハードウェア群全体を改良するためのより広範な戦略の一環であると述べています。次のステップとして、同社はこの冷却技術を自社製シリコンの将来バージョンに組み込むことを検討しており、Azure CobaltチップやMaia AIアクセラレータなども含まれる可能性があります。
2023年に発表されたこれらのファーストパーティチップは、マイクロソフトが自社クラウドプラットフォームの最終ピースを掌握しようとする取り組みを反映している。同社は、独自チップを開発しているAmazon、Googleなどの企業と競い合い、最先端のAIモデルを効率的に訓練・実行しようとしている。
マイクロソフトは依然として、NVIDIAなどのサプライヤーによる業界標準GPUを含むサードパーティ製チップを使用していますが、AI時代の課題に対応するには、より統合的なアプローチが必要だと述べています。Azureのハードウェアシステムおよびインフラストラクチャを統括するコーポレートバイスプレジデント、ラニ・ボルカー氏は、「目標はパートナーを置き換えることではなく、より広範なエコシステムを発展させることです」と述べています。
「AIの要求は非常に高く、率直に言って、ハードウェアだけでは追いつけません」と、ボルカー氏は最近のメディアブリーフィングとレドモンドにあるマイクロソフトのシリコンラボの見学ツアーで述べた。「私たちは、スタックのあらゆるレイヤーを共同設計し、共同最適化することに全力を注いでいます。」
ネットワークと鉄鋼
同社は火曜日の朝、関連する2つの発表を行った。
- マイクロソフトは、コーニング社およびヘレウス社と提携して、従来の固体ガラスコアではなく中空のチャネルを通じて光パルスを伝送し、データの移動を高速化し、遅延を短縮する中空コア ファイバー テクノロジの工業規模生産への移行に取り組んでいます。
- マイクロソフトは、持続可能性に重点を置いた取り組みの一環として、データセンター建設に使用するため、パートナー企業であるステグラ社から「グリーンスチール」を調達すると発表しました。このスチールは、従来の製鉄方法と比較して炭素排出量を最大95%削減するように設計された工場で生産されます。
新たに発表されたマイクロ流体技術の進歩に関しては、マイクロソフトはパートナーやより広範な技術コミュニティと協力して、この技術を業界標準にすると述べている。
長期的には、同社はこの冷却技術を、革新的な新しいタイプのチップアーキテクチャである3Dスタッキングへの基礎となるステップと見ています。シリコン層を積み重ねることでデータの移動距離が短縮され、レイテンシが劇的に短縮されますが、内層から熱を除去するという大きな課題があるため、これまで実現はほぼ不可能でした。
マイクロフルイディクスは、シリコンブロックの各層の間に冷却剤を流すことで、最終的にはこの問題を解決できる可能性がある。マイクロソフトのクリーウェイン氏は、この画期的な技術が変革をもたらす可能性があると考えている。
「これは『業界全体が取り入れるべき興味深い変化』という段階から、テクノロジーの進化における『すごい』瞬間へと移行する可能性がある」と同氏は語った。
