Новый материал позволит эффективно охлаждать энергоёмкие центры обработки данных

Новая технология охлаждения может изменить способ управления теплом в электронных устройствах — от крошечных полупроводников до огромных центров обработки данных.

Команда под руководством ученых и инженеров Техасского университета в Остине создала новый материал термоинтерфейса, который может отводить тепло от мощных электронных устройств, уменьшая или даже устраняя необходимость в интенсивном охлаждении. Новый материал, изготовленный из смеси жидкого металла и нитрида алюминия, гораздо лучше проводит тепло, чем существующие коммерческие материалы, что делает его оптимальным для охлаждения.

«Энергопотребление инфраструктуры охлаждения для энергоемких центров обработки данных и других крупных электронных систем стремительно растет», — сказал Гуйхуа Юй, профессор кафедры машиностроения Техасского института материалов.

«Эта тенденция не исчезнет в ближайшее время, поэтому крайне важно разрабатывать новые способы, такие как материал, который мы создали, для эффективного и устойчивого охлаждения устройств, работающих на уровне киловатт и даже более высокой мощности».

На охлаждение приходится около 40% энергопотребления ЦОД , или 8 тераватт-часов в год. Исследователи подсчитали, что их технология может сократить потребность в охлаждении на 13% — или на 5% от общего энергопотребления ЦОД — существенная экономия, если ее применить по всей отрасли. Возможности рассеивания тепла также позволяют значительно увеличить вычислительную мощность.

Новое открытие, опубликованное в Nature Nanotechnology, является частью более масштабных усилий по реализации потенциала материалов термического интерфейса. Эти материалы предназначены для рассеивания тепла, выделяемого электронными устройствами, что снижает необходимость в охлаждении этих устройств.

Однако существует разрыв между тем, насколько эффективно эти материалы должны охлаждаться в теории, и тем, что они показали в ходе реальных испытаний. Новые материалы в этом проекте смогли преодолеть этот разрыв. Новый материал может отвести 2760 Вт тепла с небольшой площади в 16 квадратных сантиметров. Он может сократить на 65% энергию, необходимую для охлаждающего насоса.

«Этот прорыв приближает нас к достижению идеальной производительности, предсказанной теорией, что позволяет создавать более устойчивые решения для охлаждения мощной электроники», — сказал Кай Ву, ведущий автор работы. «Наш материал может обеспечить устойчивое охлаждение в энергоемких приложениях, от центров обработки данных до аэрокосмической отрасли, прокладывая путь для более эффективных и экологичных технологий».

Ожидается, что взрывной рост искусственного интеллекта, наряду с продолжающимся распространением технологий, приведет к значительному увеличению спроса на центры обработки данных. Это означает, что для питания и охлаждения этих центров потребуется больше энергии.

Согласно расчётам Goldman Sachs, к 2030 году спрос на электроэнергию в центрах обработки данных вырастет на 160%. Предполагается, что только искусственный интеллект увеличит потребление электроэнергии в центрах обработки данных на 200 тераватт-часов в год в период с 2023 по 2030 год.

Исследователи создали новый охлаждающий материал с помощью специального процесса, называемого механохимией. Этот процесс помогает жидкому металлу и нитриду алюминия смешиваться контролируемым образом, создавая градиентные интерфейсы и облегчая перемещение тепла через них.

Исследователи протестировали свои материалы на небольших лабораторных устройствах. Команда находится в процессе масштабирования синтеза материалов и подготовки образцов для тестирования с партнерами в центрах обработки данных.

Источник