Νέα τεχνολογία ψύξης υπόσχεται ότι θα λύσει το σοβαρό ενεργειακό πρόβλημα των AI data centers

Μια νέα τεχνολογία ψύξης υπόσχεται να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο διαχειρίζονται τη θερμότητα τα σύγχρονα data centers, χωρίς να απαιτείται η χρήση ενεργοβόρων ανεμιστήρων, συμπιεστών ή αντλιών. Μια ομάδα μηχανικών από το University of California, San Diego (UCSD), παρουσίασε μια καινοτομία που βασίζεται σε μια ειδική ινώδη μεμβράνη και κατάφερε να διαχειριστεί θερμικά φορτία που ξεπερνούν τα 800 W/cm², μια από τις υψηλότερες τιμές που έχουν καταγραφεί ποτέ για παθητική μέθοδο ψύξης.

Η βάση της τεχνολογίας είναι ένας μηχανισμός που είναι γνωστός από την αρχαιότητα: η εξάτμιση. Αντί να βασίζεται σε κινητά μέρη που καταναλώνουν ενέργεια, το νέο σύστημα χρησιμοποιεί ένα δίκτυο μικροσκοπικών, διασυνδεδεμένων πόρων στο εσωτερικό της μεμβράνης. Μέσω της τριχοειδούς δράσης, ένα υγρό διαχέεται ομοιόμορφα σε όλη την επιφάνεια, αφαιρώντας θερμότητα από τους υποκείμενους επεξεργαστές κατά την εξάτμιση. Η διαδικασία είναι εντελώς αθόρυβη και ιδιαίτερα αποτελεσματική, ακόμα και σε περιβάλλοντα με υψηλή θερμική ένταση, όπως αυτά των υπερσύγχρονων chips.

Αν και η εξάτμιση έχει χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για ψύξη, η εφαρμογή της σε τόσο ακραίες συνθήκες ήταν ανέκαθεν δύσκολη. Οι προηγούμενες προσπάθειες αντιμετώπισαν σημαντικά προβλήματα: αν οι πόροι της μεμβράνης ήταν πολύ μικροί, φράσσονταν., ενώ αν ήταν πολύ μεγάλοι, δημιουργούσαν αστάθεια και ανεξέλεγκτο βρασμό. Η ομάδα του UCSD κατόρθωσε να επιλύσει αυτό το πρόβλημα, σχεδιάζοντας μια μεμβράνη με πόρους ακριβώς του κατάλληλου μεγέθους.

Αυτό που έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον είναι πως οι εν λόγω μεμβράνες σχεδιάστηκαν αρχικά για φιλτράρισμα υγρών. Όπως εξήγησε ο Renkun Chen, καθηγητής μηχανολογίας στο UCSD και συν-συγγραφέας της μελέτης, η μοναδική μικροδομή τους με διασυνδεδεμένους πόρους ενδείκνυται για αποδοτική εξάτμιση. «Αυτό που μας εξέπληξε ήταν ότι, με την κατάλληλη μηχανική ενίσχυση, όχι μόνο άντεξαν σε ιδιαίτερα υψηλό θερμικό φορτίο, αλλά απέδωσαν εξαιρετικά».

Η συγκυρία για μια τέτοια τεχνολογική ανακάλυψη είναι καθοριστική. Με την αλματώδη εξάπλωση των υπηρεσιών cloud και την ταχεία ανάπτυξη των συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης, τα data centers γίνονται ολοένα και πιο ενεργοβόρα. Σύμφωνα με το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, η ψύξη τους αντιστοιχεί ήδη στο 40% της συνολικής ενεργειακής τους κατανάλωσης. Η Διεθνής Υπηρεσία Ενέργειας (IEA) προειδοποιεί ότι μέχρι το 2030 η ενεργειακή κατανάλωση των data centers παγκοσμίως ενδέχεται να υπερδιπλασιαστεί, κυρίως λόγω της ανάγκης διαχείρισης της θερμότητας.

Τα πρώτα πειράματα στο εργαστήριο απέδωσαν εξαιρετικά αποτελέσματα. Το σύστημα αποδείχθηκε σταθερό ακόμα και έπειτα από ώρες συνεχούς θερμικού φορτίου. Το επόμενο βήμα για την ερευνητική ομάδα είναι να ενσωματώσει τη μεμβράνη σε ειδικές «ψυχρές πλάκες», που θα έρχονται σε άμεση επαφή με επεξεργαστές όπως GPUs και CPUs. Παράλληλα, έχει ήδη ιδρυθεί μια startup με σκοπό την εμπορική αξιοποίηση της τεχνολογίας.

Εφόσον το εγχείρημα ευοδωθεί, θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τομέα της ψύξης υπολογιστικών συστημάτων. Η εξάλειψη της ανάγκης για ηλεκτροκίνητα συστήματα ψύξης σημαίνει μικρότερη κατανάλωση ενέργειας και μειωμένη χρήση νερού, δύο κρίσιμοι παράγοντες για τη βιωσιμότητα των τεχνολογικών υποδομών του μέλλοντος. Επιπλέον, η λύση αυτή θα μπορούσε να επεκταθεί πέρα από τα data centers, σε άλλες περιοχές υψηλής τεχνολογίας όπου η θερμότητα αποτελεί πρόκληση.

[via]