Avanço no Resfriamento a Laser pode tornar os Data Centers muito mais Sustentáveis
Os pesquisadores costumam usar lasers para aquecer objetos, mas também podem resfriar certos elementos ao atingir com precisão uma área minúscula. Laboratórios Maxwell
Embora as pessoas geralmente associem lasers ao aquecimento — de forma rápida, precisa e à distância —, os pesquisadores também podem usá-los para resfriar objetos sob certas condições. Essa função pode ser fundamental para resolver os problemas de superaquecimento em data centers.
Parceria Inovadora para Soluções Térmicas
O Sandia Labs, um centro de pesquisa financiado pelo governo dos EUA, está se unindo à startup Maxwell Labs, sediada em Minneapolis, para desenvolver uma tecnologia que usa lasers para resfriar pontos críticos nos chips que alimentam data centers.
Pesquisadores já aplicaram o resfriamento a laser em experimentos com antimatéria, pesquisa biológica e no estudo de fenômenos quânticos. Agora, juntamente com pesquisadores da Universidade do Novo México, a equipe está trabalhando em uma nova abordagem conhecida como resfriamento fotônico baseado em laser.
O principal objetivo é reduzir o enorme consumo de energia necessário para manter servidores e computadores de alto desempenho refrigerados. Atualmente, cerca de 30% a 40% do consumo de energia de um data center é destinado apenas ao resfriamento, tornando as operações caras e sobrecarregando os recursos locais.
Grandes data centers, como o Scientific Data and Computing Center (SDCC), exigem bastante energia para manter seus servidores e computadores de alto desempenho refrigerados. Departamento de Energia dos EUA / Rawpixel
Além de melhorar a eficiência energética, um sistema de resfriamento mais eficaz também pode melhorar o desempenho do chip, evitando o estrangulamento térmico — uma desaceleração causada pelo calor excessivo.
Então, como isso funciona? Lasers sintonizados em uma frequência específica podem ser direcionados a áreas microscópicas na superfície de certos materiais e, em vez de aquecê-los, resfriá-los. Essas áreas-alvo são incrivelmente pequenas — apenas algumas centenas de micrômetros de tamanho.
Um cientista de materiais de Sandia observa através de uma janela de um reator de epitaxia de feixe molecular, que será usado para construir placas de resfriamento fotônico Craig Fritz / Laboratórios Nacionais de Sandia
Uma Nova Abordagem para o Resfriamento de Chips
Os engenheiros costumam resfriar os chips dos data centers atuais passando água fria por microcanais em placas de cobre montadas acima dos processadores. Os cientistas propõem um método completamente diferente: desenvolver uma placa fria fotônica com estruturas ultrapequenas — cerca de mil vezes mais finas que um fio de cabelo humano — para canalizar a luz do laser diretamente para os pontos de acesso dos chips.
Os pesquisadores fabricarão essa placa fria principalmente a partir de arsenieto de gálio, um material semicondutor. Para funcionar de forma eficaz, ela precisa ter menos de um milímetro de espessura e estar praticamente livre de impurezas. O Maxwell Labs acredita que essa abordagem pode superar os sistemas atuais à base de água e pode substituí-los ou complementá-los.
Este semicondutor à base de arsenieto de gálio, com menos de um micrômetro de espessura, formará a maior parte da placa de resfriamento fotônico Craig Fritz / Laboratórios Nacionais de Sandia
Com chips resfriados de forma mais eficiente, os data centers podem consumir menos energia e, ao mesmo tempo, permitir sistemas de computação mais potentes. Como explicou Jacob Balma, CEO da Maxwell Labs: A capacidade única da luz de controlar o aquecimento localizado, tanto espacialmente quanto em escalas de tempo ópticas, rompe as limitações do projeto térmico, tão fundamentais para o design de chips, que é difícil prever o que os arquitetos de hardware farão com ela — mas estou confiante de que mudará fundamentalmente os tipos de problemas que podemos resolver com computadores.
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