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Wednesday, July 7, 2010

3D Integrated Water Cooling of a Composite Multilayer Stack of Chips

 

Motivation

The CMOSAIC project is a genuine opportunity to contribute to the realization of arguably the most complicated system that mankind has ever assembled: a 3D stack of computer chips with a functionality per unit volume that nearly parallels the functional density of a human brain. CMOSAIC's aggressive goal is to provide the necessarily 3D integrated cooling system that is the key to compressing almost 1012 nanometer sized functional units (1 Tera) into one cubic centimeter with a 10 to 100 fold higher connectivity than otherwise possible. Even the most advanced air-cooling methods are inadequate for high performance 3D-IC systems where the main challenge is to remove the heat produced by multiple stacked dies in a 1-3 cm3 volume, each layer dissipating 100-150 W/cm2. State-of-the-art single phase liquid and two- phase cooling systems, using specifically designed microchannel arrangements, and employing coolants ranging from liquid water and two-phase environmentally friendly refrigerants to novel engineered nano-fluids offer significant advantages in addressing heat removal challenges leading to practical 3D systems. CMOSAIC aims at developing the engineering science base that will enable a new state of the art in high density electronics cooling.

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Figure 1: 3D-IC with through-silicon vias (TSVs) and inter-layer cooling channels that is enclosed in a sealed case

Specifically, this project brings together internationally recognized experts of leading Swiss universities and industry (EPFL, ETH Zurich and IBM Research Laboratory in Rüschlikon) to thoroughly investigate this interdisciplinary problem at different levels (architecture, microfabrication, liquid cooling, two-phase cooling, nano-fluids). These experts are joining forces to research the related physics and to develop the necessary thermal/electronic computational tools/methods. The project includes an intensive experimental program, consisting of challenging flow visualizations and heat transfer measurements in microchannel systems of hydraulic diameter often comparable to or smaller than that of a human hair, with complex fluids flowing through them. It also targets the development of novel theoretical models explaining the physics and new electronics packing models together with new micro- manufacturing processes. The verification of the proposed novel approaches coming out of this project will be conducted using several prototypes that will be built and tested. With respect to the Nano-Tera.CH proposal, this project addresses the vertical axis of micro/nanoelectronics, particularly the aspect of system integration. Specifically, the results of this project will be a significant step toward "achieving system complexities that are two-to- three orders of magnitude higher than today's state-of-the-art", by developing the fundamental understanding, methods and tools required for efficient and reliable design of true 3D integrated circuit systems.

There are four main challenges to the continued development of the computer industry with respect to Moore's law that will be resolved here are: power density, interconnect speed, interconnect density and integrated cooling. Electrical interconnect density and communication bandwidth between chips have become highly critical for processors as the number of transistors per layer and the number of layers in a 3D stack increase. There is thus a direct spatial competion among the heat dissipating components (processors, memory, interconnections, etc.) on each layer, the placement of the vias connecting the layers, and the placement of the microchannel cooling channels, whose optimal solution is thus a 3D mosaic. The solution promises to be not only cost effective but also Kyoto friendly.

The Laboratory of Thermodynamics in Emerging Technologies (LTNT) at ETH Zurich performs computational modeling of heat and mass-transfer in such microchannel networks. The investigation is conducted in close cooperation with IBM Zurich Research Laboratory which provides experimental data for the model development and validation.

Goals

1) Better understanding of conjugate heat transfer in micro pin array:

  • CFD modeling of flow and temperature around representative set of individual pin elements (conjugate heat transfer problem)
  • Study the inlet, outlet and wall effect on the heat transfer in micro pin array
  • Build an averaged two-dimensional model of the conjugate heat transport in individual layer
  • Optimization of heat transport in 3D stack via various arrangement of chips within the individual layers

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Figure 2: Simulation of flow around a single pin

2) Modeling of power map optimized fluid network:

  • Porous medium approximation of flow in the layer between two wafers
  • Modeling of turbulent porous medium flow based on detailed simulations of turbulent flow around pillars. Non-equilibrium temperature models
  • Modeling of anisotropic layer porosity as an option to direct the flow to hot spots

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Figure 3: Uniform and non-uniform TSV distribution

 

Sunday, July 4, 2010

Antenne de l'iPhone 4: la lettre d'Apple décryptée

 

Steve Jobs et un schéma du système d'antennes de l'iPhone 4, le 7 juin (photomontage)

Steve Jobs et un schéma du système d'antennes de l'iPhone 4, le 7 juin (photomontage) P.SAKUMA/AP-SIPA

HIGH-TECH - Selon Apple, l'importance de la baisse apparente du signal est due à un problème d'affichage. Vrai, mais pas seulement, selon les experts...

De notre correspondant à Los Angeles

L'antenne de tous les maux. «Nous avons découvert que la formule que nous utilisons pour calculer le nombre de barres à afficher en fonction de la force du signal est totalement fausse», a expliqué Apple vendredi. Pour l'entreprise, il n'y a donc pas de problème structurel sur son iPhone 4. Simplement, une formule erronée qui affiche trop de barres quand le signal est déjà faible. Conséquence: une prise en main, «qui affecte la réception de tous les téléphones», selon Apple, donne parfois l'impression de perdre quatre ou cinq barres –alors que dans la réalité, la perte n'est pas aussi importante. Un peu comme si un thermomètre affichait 0° alors qu'il fait 18° dehors, et que de le tenir le faisait passer à 20°. Mais s'il y a bien un problème de thermomètre, le patient n'est pas en aussi bonne santé que le dit Apple, selon des tests d'experts. Explications.

«Tenir n'importe quel téléphone d'une certaine façon va réduire sa réception d'une barre ou plus», dit Apple.

C'est vrai, estime Richard Gaywood, titulaire d'un doctorat en antennes réseau. Les constructeurs ont abandonné l'antenne extérieure. Tenir le téléphone, surtout en recouvrant la zone de l'antenne interne, affecte donc la réception. Selon des tests du site Anandtech, celle de l'iPhone 3GS perd au maximum (en étant tenu fermement) 14,3 dB contre 17,7 au Nexus One et 24,6 à l'iPhone 4.

Les barres ne veulent pas dire grand chose

Le fameux «t'as combien de barres» n'a rien de scientifique. Il n'y a, en effet, pas de système international. Chaque constructeur est libre de faire sa propre cuisine. En clair, quatre barres chez l'un peut être mieux que cinq chez l'autre. Ce qui compte, c'est la force de l'atténuation du signal, en décibels (et ses variantes par milliwatts, en dBm). Attention, elle n'est pas linéaire mais logarithmique. Concrètement, cela signifie qu'un «petit» écart de 10 dBm traduit un facteur 10 dans l'atténuation du signal (et 20 dBm, soit 2 bel, un facteur 10² = 100).

La mauvaise formule d'Apple

Apple dit avoir utilisé la même formule depuis la première génération d'iPhone (certains spéculaient sur un changement avec l'iPhone 4 pour «masquer» artificiellement la mauvaise qualité du réseau de l'opérateur AT&T). Ci-dessous, le graphique réalisé par Richard Gaywood avec les mesures d'Anandtech.com.

On voit que la zone correspondant à cinq barres est très large: de -50 dBm (le meilleur signal) à -91 dBm. Cela signifie donc qu'un utilisateur se situant près d'une antenne-relais, dans le haut de la fourchette, reste à cinq barres, même avec une prise en main et une perte de 20 dBm . En revanche, pour celui dans le bas de la fourchette (ou pire, déjà à quatre barres), perdre 20 dBm l'emmène directement à 1 barre (soit une «baisse de qualité audio» dans le cas de l'iPhone 4, selon Anandtech) voire à perdre le signal. Traduction: ça coupe.

Le vrai problème

Tous les téléphones sont donc sensibles au contact. Certains plus que d'autres. Sauf que dans le cas de l'iPhone 4, les choses s'améliorent grandement quand il est tenu recouvert d'un étui-bumper de protection. Il ne perd plus que 7,2 dBm. Il fait même mieux que le Nexus One (7,7), mais moins bien que le 3GS (3,2). En clair, avec ou sans étui, il ne devrait pas y avoir de différence majeure.  Selon Richard Gaywood (et d'autres experts), c'est là le signe «d'un défaut de conception» de l'iPhone 4, dans lequel l'armature métallique externe joue le rôle d'antenne externe complémentaire. Elle est constituée de deux parties (photo en tête d'article). Toucher la bande noire de jonction, en bas à gauche, semble créer des interférences... Qui disparaissent avec l'isolation d'un étui plastique (ou de scotch et de vernis à ongle, solution adoptée par certains bricoleurs).

La réception de l'iPhone 4 est-elle meilleure que celle du 3GS?

Oui, selon Anandtech. «La performance est bien meilleure avec l'iPhone 4 en cas de signal faible. J'ai pu passer de nombreux appels dans des zones où cela était impossible avec le 3GS», relate le site. En somme, le nouveau design améliore la réception... A condition d'accepter utiliser un étui à plusieurs dizaines d'euros pas vraiment esthétique. La mise à jour logicielle d'Apple ne changera rien au problème: les fameuses «barres» seront juste un peu plus représentatives de l'état du réseau. On revient à la case départ: ne pas couvrir le coin gauche de son iPhone, le protéger par une coque, ou le retourner à l'Apple store dans les 30 jours suivant son achat pour un remboursement intégral. «J'attends mon étui gratuit», raille Richard Gaywood. Un geste pour l'instant exclu par Apple.

par :Philippe Berry

Firefox Home : Mozilla met un pied dans l'App Store

 

Est du feu dans l’app store :)

Quelle que soit la plateforme, Firefox Mobile n'est pas encore disponible en version finale mais Mozilla a trouvé un autre moyen de débarquer dans l'iPhone et l'iPod Touch puisqu'il a soumis au magasin en ligne d'Apple l'application Firefox Home.

Quelle que soit la plateforme, Firefox Mobile n'est pas encore disponible en version finale mais Mozilla a trouvé un autre moyen de débarquer dans l'iPhone  et l'iPod Touch puisqu'il a soumis au magasin en ligne d'Apple l'application Firefox Home.

(c) CNet Quelle que soit la plateforme, Firefox Mobile n'est pas encore disponible en version finale mais Mozilla a trouvé un autre moyen de débarquer dans l'iPhone et l'iPod Touch puisqu'il a soumis au magasin en ligne d'Apple l'application Firefox Home.

Même si la fondation Mozilla se défend de vouloir développer un navigateur  pour l?iPhone, elle vient de soumettre l?application Firefox Home pour une entrée dans l?App Store.
Derrière cette application se cache en fait un outil de synchronisation qui permet de retrouver ses marque-pages ou son historique sur son téléphone. Cela nécessite d?installer et d?utiliser Firefox Sync sur son ordinateur afin que les données liées au navigateur soient sauvegardées sur les serveurs de Mozilla.
Ensuite, et c?est là, que c?est que c?est cocasse, on peut accéder à des onglets enregistrés sur son PC directement sur son iPhone. Sauf que le navigateur qui se lance n?est pas Firefox mais un navigateur qui utilise le moteur de Safari? Pour le moment, Apple n?a pas encore validé cette application. (EP)

Source : Nouvelobs.com

En Finlande, la connexion haut débit à 1 Mbit/s est devenue un droit

 

Le pays scandinave est le premier à garantir par la loi un accès haut débit à tous ses habitants. Le gouvernement s'est aussi engagé à apporter la fibre optique dans tous les foyers pour 2015.

Législation

Depuis hier, les FAI finlandais ont l'obligation de fournir à chaque citoyen une connexion Internet de 1 Mbit/s minimum. Ce service universel est devenu un droit et c'est une première mondiale.

« Nous avons pris en compte le rôle d'Internet dans la vie quotidienne des Finlandais. Les services Internet ne servent plus seulement au divertissement », explique Suvi Linden, le ministre de la communication.

Pour autant, la tâche des fournisseurs d'accès ne devrait pas être trop ardue puisque 96% de la population est déjà connecté à Internet. Selon la BBC, il ne resterait que 4.000 domiciles à relier pour se conformer à la nouvelle loi.

La fibre optique pour tous dans 5 ans ?

Mais le gouvernement s'est lancé un défi encore plus ambitieux en promettant d'apporter le très haut débit 100 Mbit/s à tous les foyers pour 2015.

« L'objectif de ce projet est que presque la totalité (plus de 99% de la population) des résidences principales, des bureaux et des administrations publiques soient situés à moins de deux kilomètres d'un câble de fibre optique de 100 Mbit/s » indique-t-on dans une dépêche AFP. (Eureka Presse)

Source :Nouvelobs.com

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