Современные ЦП для стационарных компьютеров много лет наращивали рабочую частоту, приближаясь к рубежу 5 ГГц, достигли его сравнительно недавно — и сейчас испытывают немалые затруднения в дальнейшем продвижении по шкале частот. Основные сложности здесь связаны с теплоотводом: сверхвысокочастотные чипы разогреваются настолько сильно, что даже жидкостные (серийно выпускаемые) системы теплоотвода не успевают своевременно отбирать избыточное тепло с поверхности полупроводникового кристалла.

Серийные системы жидкостного охлаждения конструктивно схожи с воздушными: просто вместо вентилятора над металлической пластиной, прижатой к поверхности процессорной упаковки, монтируется водяная помпа. Вода обладает лучшей теплопроводностью, чем воздух, поэтому до определённых пределов подобная конструкция позволяет поднимать частоту ЦП.

Но многоступенчатый характер теплоотбора — от процессорного кристалла тепло через слой теплорассеивателя передаётся на крышку упаковки, от неё через слой термопасты попадает на подошву теплоотборника — не способствует оптимальному функционированию системы. Переделать саму упаковку процессора так, чтобы через её крышку проходила сеть микроканалов, и уже эту сеть интегрировать в контур водяного охлаждения, также возможно. Однако выясняется, что давление, необходимое для прогона достаточных объёмов жидкости через микроканалы в единицу времени настолько велико, что энергозатраты создающей его помпы превосходят таковые для самого процессора: иными словами, схема выходит крайне неэффективной.

Группа швейцарских инженеров, статью которых публикует Nature, предложила новую — иерархическую — структуру микроканалов в кремниевом основании микропроцессора, которая позволяет значительно снизить давление жидкости в системе (и, соответственно, мощность помпы) при сохранении высокой эффективности теплоотвода. Под наружным меандром сравнительно широких каналов располагается более тонкая ортогональная структура, благодаря которой вода практически вплотную подходит к рабочим полупроводниковым элементам микрокристалла.

Самое же главное достижение этого дизайна — его отменная экономичность: при стабильной температуре ЦП в 60 °С эффективность теплоотвода на модельном образце достигла 1700 Вт/см². Учитывая, что до 30% всех энергозатрат современных ЦОДов приходится на кондиционирование, снижение рабочей температуры каждого ЦП в стойке с привычных 80-90 до 60 °С и, соответственно, сокращение потребности во внешнем кондиционировании машинных залов может оказаться весьма заманчивой целью.