Nu kunstmatige intelligentie en cloud computing explosief blijven groeien, staan datacenters voor steeds grotere uitdagingen bij het beheersen van de intense warmte die door krachtige processors wordt gegenereerd. Een baanbrekende oplossing van ingenieurs aan de University of California San Diego zou de manier waarop deze faciliteiten hun thermisch beheer aanpakken, kunnen transformeren.
Het team heeft een passief verdampingskoelingsmembraan ontwikkeld dat recordbrekende warmteafvoer behaalt zonder extra energie te verbruiken. In tegenstelling tot traditionele koelsystemen die afhankelijk zijn van energie-intensieve ventilatoren, pompen en compressoren, maakt deze innovatie gebruik van fundamentele natuurkundige principes om warmte op natuurlijke en efficiënte wijze af te voeren.
"In vergelijking met traditionele lucht- of vloeistofkoeling kan verdamping een hogere warmtestroom afvoeren met minder energieverbruik," legt professor Renkun Chen uit, die het project mede leidde aan de Jacobs School of Engineering van UC San Diego, samen met professoren Shengqiang Cai en Abhishek Saha.
De technologie bestaat uit een speciaal ontworpen vezelmembraan met een netwerk van kleine, onderling verbonden poriën die koelvloeistof via capillaire werking over het oppervlak trekken. Terwijl de vloeistof verdampt, wordt de warmte van de onderliggende elektronica efficiënt afgevoerd. In tests kon het membraan warmtestromen aan van meer dan 800 watt per vierkante centimeter—een van de hoogste waarden ooit gemeten voor passieve koelsystemen.
De timing is uiterst belangrijk. Volgens het Internationaal Energieagentschap zijn datacenters momenteel verantwoordelijk voor ongeveer 1,5% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik, waarbij koeling tot 40% van het energieverbruik van een datacenter kan uitmaken. Tegen 2030 zal de elektriciteitsvraag van datacenters naar verwachting meer dan verdubbelen tot circa 945 terawattuur wereldwijd, grotendeels aangedreven door AI-toepassingen.
Hoewel de huidige resultaten veelbelovend zijn, merkt professor Chen op dat de technologie nog onder haar theoretische limiet werkt. Het team is nu bezig het membraan verder te verfijnen en bereidt de integratie voor in prototypes van koelplaten voor CPU's en GPU's. Ook hebben ze een startup opgericht om de technologie te commercialiseren, wat kan bijdragen aan het oplossen van de energiecrisis rond AI-infrastructuur en tegelijkertijd de milieu-impact kan verminderen.