Wraz z dynamicznym rozwojem sztucznej inteligencji i usług chmurowych centra danych stają przed coraz większymi wyzwaniami związanymi z odprowadzaniem intensywnego ciepła generowanego przez wydajne procesory. Przełomowe rozwiązanie opracowane przez inżynierów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego może zrewolucjonizować zarządzanie temperaturą w tych obiektach.
Zespół stworzył pasywną membranę chłodzącą opartą na parowaniu, która osiąga rekordowe wartości odprowadzania ciepła bez dodatkowego zużycia energii. W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów chłodzenia, opierających się na energochłonnych wentylatorach, pompach i sprężarkach, ta innowacja wykorzystuje podstawowe prawa fizyki do naturalnego i wydajnego usuwania ciepła.
„W porównaniu do tradycyjnego chłodzenia powietrzem lub cieczą, parowanie pozwala odprowadzić większy strumień ciepła przy mniejszym zużyciu energii” – wyjaśnia profesor Renkun Chen, który współkierował projektem w Jacobs School of Engineering na UC San Diego wraz z profesorami Shengqiangiem Cai i Abhishekiem Sahą.
Technologia wykorzystuje specjalnie zaprojektowaną membranę włóknistą z siecią mikroskopijnych, połączonych porów, które dzięki zjawisku kapilarnemu rozprowadzają ciecz chłodzącą po powierzchni. W trakcie parowania ciecz skutecznie odprowadza ciepło z elektroniki znajdującej się pod spodem. W testach membrana radziła sobie ze strumieniami ciepła przekraczającymi 800 watów na centymetr kwadratowy – to jeden z najwyższych wyników wśród pasywnych systemów chłodzenia.
Moment wdrożenia tej technologii jest niezwykle istotny. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej centra danych odpowiadają obecnie za około 1,5% globalnego zużycia energii elektrycznej, z czego chłodzenie stanowi nawet 40% tego zapotrzebowania. Do 2030 roku przewiduje się, że zapotrzebowanie centrów danych na energię elektryczną podwoi się do około 945 terawatogodzin rocznie na całym świecie, głównie za sprawą rozwoju aplikacji AI.
Choć obecne wyniki są bardzo obiecujące, profesor Chen zaznacza, że technologia wciąż działa poniżej swojego teoretycznego maksimum. Zespół pracuje obecnie nad udoskonaleniem membrany i przygotowuje się do jej integracji z prototypami płyt chłodzących dla CPU i GPU. Rozpoczęli także działalność startupową, by skomercjalizować technologię, która może pomóc rozwiązać kryzys energetyczny infrastruktury AI i jednocześnie ograniczyć jej wpływ na środowisko.