Для охлаждения процессоров используют лазер
16.04.2025
Исследовательская организация Sandia Labs (США) в сотрудничестве с Maxwell Labs и Университетом Нью-Мексико займутся разработкой технологии лазерного фотонного охлаждения для компьютерных чипов, предназначенной для использования в дата-центрах.
Хотя лазеры больше известны своей способностью нагревать (что используется при лазерной сварке, гравировке и 3D-печати), при определенных условиях они могут служить и для охлаждения. Это возможно в том случае, когда свет определенной частоты направлен на миниатюрную (порядка сотен микрометров) чистую мишень определенного элемента. Например, в некоторых квантовых компьютерах лазеры помогают удерживать отдельные атомы при сверхнизких температурах.
По словам физика Рактима Сармы, возглавляющего команду Sandia, хотя лазерная система не может охлаждать большие предметы, она может работать точечно, на наиболее нагревающихся элементах компьютерных чипов, таких как графические процессоры. Новый способ охлаждения может позволить чипам работать более интенсивно без перегрева, одновременно улучшая их общую производительность и энергоэффективность за счет предотвращения теплового дросселирования.
В некоторых современных системах холодная вода протекает через микроскопические каналы в медных холодных пластинах, наложенных на чип, чтобы отвести выделяемое чипом тепло. Как говорит генеральный директор Maxwell Джейкоб Балма, идея охлаждения лазером заключается в том, чтобы использовать фотонную холодную пластину, оснащенную крошечными элементами, которые будут направлять охлаждающий лазерный свет в отдельные горячие точки, что даст возможность заменить или дополнить системы охлаждения на основе воды и воздуха. Такая пластина также позволит перерабатывать удаленное тепло в виде света и превращать его обратно в электричество, что поможет реализовать новые парадигмы рекуперации энергии, невозможные при традиционной технологии охлаждения.
Фотонная холодная пластина будет изготавливаться преимущественно из арсенида галлия, максимально очищенного от примесей. Чистота полупроводника в данном случае критически важна, так как в ином случае лазерный свет будет нагревать примеси, гася любой охлаждающий эффект. Чтобы достичь заданных параметров, для изготовления полупроводников будет применяться технология молекулярно-лучевой эпитаксии.
Полупроводник на основе арсенида галлия
По словам Балмы, существующие наработки указывают, что система охлаждения на основе лазера может охлаждать чипы эффективнее, чем системы на основе воды.
Вопрос эффективного охлаждения в связи с развитием мощных вычислительных систем становится одним из ключевых для ЦОДов. Напомним, что именно на охлаждение уходит примерно 30–40% всей энергии, потребляемой дата-центрами. Кроме того, для охлаждения оборудования часто используется вода, что в ряде регионов может негативно сказаться на состоянии водных ресурсов.
Источник: Sandia National Laboratories
