A grande tecnologia tem um grande problema de resfriamento. Os knowledge facilities exigem enormes quantidades de energia para evitar o superaquecimento de seus chips – os semicondutores que processam, armazenam e transmitem dados. À medida que estas instalações proliferam nos EUA, a rede eléctrica sente a crise, mas uma nova tecnologia inovadora poderia ajudar a aliviar esta pressão.
O resfriamento direto no chip, que faz round o líquido refrigerante através de “placas frias” montadas diretamente nos processadores, é emergente como um método de resfriamento líder em termos de eficiência – uma vantagem cada vez mais crítica à medida que os chips se tornam mais potentes. Agora, uma equipe de pesquisadores descobriu uma maneira de tornar as placas frias ainda mais eficientes. Eles publicado suas descobertas hoje na revista Cell Stories Bodily Science.
“A principal diferença aqui é que estamos usando uma nova tecnologia de fabricação chamada ECAM – manufatura aditiva eletroquímica”, disse ao Gizmodo o coautor do estudo Nenad Miljkovic, professor e diretor do Centro de Ar Condicionado e Refrigeração da Universidade de Illinois Urbana-Champaign.
Com este método, Miljkovic e seus colegas criaram placas frias de cobre que são projetadas de maneira preferrred para fornecer resfriamento até 32% melhor do que as placas frias convencionais. Eles também reduziram a queda de pressão em 68%, facilitando o fluxo do líquido refrigerante através da placa. A implantação dessas placas em todo um knowledge middle levaria a economias de energia significativas em comparação com os sistemas de refrigeração a ar e de refrigeração líquida disponíveis comercialmente, de acordo com os pesquisadores.
Imprimindo em 3D uma placa fria melhor
A eficiência excepcional destas placas frias de cobre decorre do seu design de aletas. O inside da maioria das placas frias é revestido com “aletas” de steel compactadas que se projetam no líquido refrigerante para maximizar a quantidade de área de superfície em contato com ele.
Miljkovic e seus colegas colaboraram com a Fabric8Labs, a empresa sediada em San Diego que desenvolveu a tecnologia proprietária ECAM, para produzir placas frias de cobre com um design de aleta otimizado. Este processo de fabricação é essencialmente como a impressão 3D com steel em altíssima resolução – ele usa revestimento eletroquímico para construir pequenas estruturas de cobre, camada por camada, em vez de derreter e fundir o steel.
“Podemos fazer essas estruturas tridimensionais otimizadas que não seriam possíveis usando a fabricação clássica”, explicou Miljkovic.
Para criar o design da aleta, sua equipe começou com um formato retangular simples e depois usou uma técnica chamada otimização de topologia para determinar o melhor formato para maximizar a capacidade de resfriamento e reduzir a queda de pressão. Esta técnica utiliza um algoritmo matemático para alterar gradualmente a forma da aleta e estimar a eficiência de cada iteração.
“Após 1.000 iterações, o resultado é uma estrutura semelhante a uma árvore realmente bonita, otimizada para fluxo de calor”, disse Miljkovic.
Segundo os pesquisadores, um knowledge middle com 1 gigawatt de potência computacional consome cerca de 500 megawatts de eletricidade para operar um sistema de refrigeração de ar. Isso significa que ele consome 1,55 GW no complete, mas apenas 1 GW é usado para processamento de dados. Com essas placas frias otimizadas, um knowledge middle de 1 GW precisaria usar apenas 11 MW para resfriamento, dizem eles.
O próximo teste: servidores reais
Embora o teste do protótipo tenha produzido resultados promissores, Miljkovic disse que o próximo passo é demonstrar a eficiência das placas frias em chips reais. Ele espera colaborar com empresas que fornecem computação em nuvem em grande escala para ver como esse design funciona em servidores reais de hiperescala.
À medida que essas empresas continuam a aumentar o seu poder computacional, será elementary encontrar formas de reduzir o consumo de energia. Os knowledge facilities que consomem muita energia já estão exercendo uma pressão significativa sobre a rede e, até 2028, algumas projeções mostrar que a sua procura de energia poderá duplicar ou mesmo triplicar.
A implantação deste design otimizado de placa fria em escala não resolverá por si só a crise da rede, mas poderá ajudar a preparar o caminho para um futuro mais sustentável para a Massive Tech. A IA não irá a lugar nenhum tão cedo, portanto, será elementary adaptar os knowledge facilities para operar dentro dos limites da rede.
