Cascas de resfriamento com lasers: o método inovador de refrigeração remove o calor precisamente de pontos quentes, recicla o calor em energia
Uma startup chamada Maxwell Labs, com o apoio da Sandia National Laboratories, está trabalhando em uma nova tecnologia que resfriará o hardware de computação de alto desempenho com lasers, relatórios O registro.
À medida que a dissipação de calor se tornou um grande desafio para os data centers modernos, vários métodos de resfriamento foram testados e implantados nos últimos anos. Durante anos, a indústria se baseou no resfriamento do ar; Então, grandes empresas começaram a experimentar o resfriamento líquido, tentaram resfriamento de água morna e resfriamento de água gelada, resfriamento de imersão testado e até planejava implantá -lo nos próximos anos. Há uma coisa que ainda não foi usada para o resfriamento: lasers. No entanto, os lasers podem ser usados para tirar o calor dos processadores. Mas há um problema.
Uma nova abordagem
Uma startup chamada Maxwell Labs, com o apoio da Sandia National Laboratories, está trabalhando em uma nova maneira de resfriar o hardware de computação de alto desempenho, relata O registro. A técnica usa placas frias especiais feitas de arseneto de gálio ultracino (GAAs) que esfriam quando recebem vigas focadas de luz coerente a laser de um certo comprimento de onda. Em vez de aquecer, o que é comum na maioria das interações que envolvem feixes de luz intensos, essa configuração cuidadosamente projetada permite que o semicondutor derrame calor em locais precisos, graças à alta mobilidade eletrônica dos GaAs. O método promete ajudar os sistemas de refrigeração tradicionais em vez de substituí -los.
Para implementar isso em aplicações práticas, os semicondutores de GaAs são estruturados em componentes finos colocados diretamente em regiões de alto calor de processadores. Os padrões microscópicos dentro do semicondutor orientam os feixes coerentes com precisão desses pontos quentes, resultando em resfriamento altamente localizado, o que garante a eficiência, gerenciando diretamente o calor exatamente onde ele se torna problemático em vez de tentar usar GaAs e lasers para esfriar um sistema inteiro. Essa técnica tem raízes em estudos anteriores: em 2012, na Universidade de Copenhague, eles esfriaram uma pequena membrana a -269 ° C usando um método semelhante, de acordo com o relatório.
Além disso, essa técnica oferece uma capacidade única: pode recuperar a energia removida como calor, de acordo com Maxwell. Em vez de se dissipar no ambiente, a energia térmica extraída dos chips pode ser emitida como fótons utilizáveis, que são conversíveis de volta em energia elétrica. Embora isso certamente aumente a eficiência energética geral dos sistemas de computação, a eficiência do processo ainda não se sabe.
Custos extremos e desafios de fabricação
Embora a abordagem para usar os semicondutores GaAs para o resfriamento seja certamente uma inovação, ela está associada a desafios extremos, tanto dos pontos de vista de custo quanto de fabricação.
Primeiro, a produção de bolachas de GAAs ultrapura requer técnicas complexas e intensivas em energia, como epitaxia de feixe molecular (MBE) ou deposição de vapor químico-orgânico metálico (MOCVD). Como estamos lidando com camadas cristalinas ultrapuras, as taxas de defeitos podem ser altas, o que afeta os custos. No momento, uma bolacha de 200 mm feita de gaas pode custar cerca de US $ 5.000, enquanto uma bolacha de silício do mesmo tamanho pode ter um preço tão baixo quanto US $ 5, de acordo com Waferworld.
Os transistores de GaAs não podem ser perfeitamente integrados aos chips tradicionais à base de silício em uma única bolacha. No entanto, se alguém quiser usar transistores GaAs para resfriar chips tradicionais (ou melhor, chipets), pode usar integração 3D heterogênea ou ligação de wafer, que são técnicas bem conhecidas para sistemas que usam fotônicos de silício. Embora essas técnicas sejam bastante caras, elas não são tão caras quanto as bolachas de gaas em si.
Fase inicial
Atualmente, o conceito permanece no estágio experimental e de modelagem. De acordo com o executivo -chefe da Maxwell Labs, Jacob Balma, as simulações sugerem que o método é promissor, mas nunca foi confirmado em ensaios físicos, pois os testes até agora se limitaram a separar componentes, em vez de uma configuração completa.
Falando em uma configuração completa, o Maxwell Labs espera concluir um protótipo em funcionamento no outono de 2025. Curiosamente, Maxwell já encontrou os primeiros adotantes para sua primeira versão, chamada MXL-Gen1, e planeja fornecer sistemas iniciais nos próximos dois anos. O acesso mais amplo é projetado para o final de 2027, assumindo que o desenvolvimento permaneça na pista.
