Предложенная учёными из Калифорнийского университета в Сан-Диего технология пассивного охлаждения процессоров обещает поднять энергосбережение серверных залов на новую высоту. Новая разработка на основе испаряющего воду волокнистого материала способна рассеять 800 Вт с каждого квадратного сантиметра поверхности, что стало новым рекордом в капиллярном способе охлаждения.
К 2030 году глобальное потребление энергии ЦОДами может увеличиться более чем в два раза. По оценкам Министерства энергетики США, на охлаждение центров по обработке данных уже расходуется до 40 % всей потребляемой ими энергии, и эта нагрузка будет только расти. Убрать это слагаемое из уравнения означает пустить энергию на вычисления, а не буквально выпустить её в атмосферу в виде тех же парниковых газов. Не исключено, что созданная в США технология пассивного охлаждения чипов без вентиляторов и помп поможет в этом благом деле.
Технология основана на использовании специально разработанной волокнистой мембраны, которая пассивно отводит тепло от чипа с помощью естественного испарения влаги. Заявленная способность мембраны отводить 800 Вт/см2 стала одним из самых высоких показателей для пассивных систем охлаждения. И это не разовый эффект. Разработка показала стабильную работу в течение нескольких часов подряд.
Созданная учёными мембрана обладает высочайшей пористостью, что благодаря капиллярному эффекту позволило равномерно распределять влагу по всей площади и испарять её в верхней части мембраны. По мере испарения жидкости она естественным образом бесшумно отводит тепло от микросхем.
«По сравнению с традиционным воздушным или жидкостным охлаждением, испарение может рассеивать больший тепловой поток, потребляя при этом меньше энергии», — сказал Ренкун Чен (Renkun Chen), профессор машиностроения в Калифорнийском университете в Сан-Диего и соавтор исследования.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего нашли золотую середину между слишком большими порами и слишком маленькими, обеспечив баланс между риском неравномерной подачи влаги к поверхности и опасностью засорения. Разработав сеть пор нужного размера, они создали материал, который не только лишён недостатков, но и обеспечивает лучшие в отрасли характеристики. И он сохраняет стабильность в течение нескольких часов работы при высокой температуре.
«Представленные волокнистые мембраны изначально были разработаны для фильтрации, и никто ранее не исследовал их применение в процессе испарения. Мы поняли, что их уникальные структурные характеристики — взаимосвязанные поры и правильный размер пор — могут сделать их идеальными для эффективного испарительного охлаждения. Нас удивило, что при правильном механическом усилении они не только выдерживали высокий тепловой поток, но и работали при нём очень хорошо», — поясняют учёные.
Сейчас команда работает над интеграцией этой технологии в «охлаждающие пластины» — устройства, которые устанавливаются непосредственно на процессоры для рассеивания тепла. Они также создали стартап, чтобы вывести технологию на рынок.