Центры обработки данных, на которых держится бум искусственного интеллекта (ИИ), можно охлаждать эффективнее и дешевле. Гибридную систему для этого разрабатывают в Университете Ватерлоо (Канада). Она нацелена на локальные перегревы - так называемые горячие точки на компьютерных чипах - и использует для их охлаждения одну каплю кипящего хладагента.

Идея объединяет два подхода. Первый - погружное охлаждение: электронику целиком помещают в жидкость. Второй - точечное охлаждение особо горячих участков каплями более дорогого хладагента. В основе лежит деионизированная вода: она не проводит электрический ток и стоит недорого.

"Это разделение труда, - объясняет доктор Сущанта Митра, профессор инженерии в Университете Ватерлоо. - Вода отлично справляется с постоянным, повседневным теплом, а капли берут на себя внезапные всплески".

Современные дата-центры выделяют огромное количество тепла. Операторы всё чаще погружают чипы и процессоры в специальные охлаждающие жидкости. Но в зависимости от нагрузки небольшие участки чипа могут за секунды нагреться гораздо сильнее остальных. Из-за этого электроника замедляется, быстрее изнашивается, а надёжность падает. Обычный поток хладагента слишком медленно реагирует на такие внезапные горячие точки.

Команда, в которую вошли доктор Тянь-Юй Чжан и аспирант Арнав Банерджи, решила проблему, развив предыдущие наработки: одна жидкость заключается в тонкую оболочку из другой. Исследование "Гибридное погружное охлаждение с помощью жидкость-жидкостной инкапсуляции: прорыв в управлении теплом переходных горячих точек" опубликовано в Journal of Colloid and Interface Science.

Учёные выбрали хладагент с температурой кипения намного ниже, чем у воды. Он ещё и тяжелее воды, поэтому не смешивается с ней и остаётся на месте, попав на горячую точку. В лабораторных испытаниях одна капля хладагента закипала и снижала температуру имитации горячей точки чипа, погружённого в резервуар с водой, до 17 °C за 15 секунд - в несколько раз быстрее обычного погружного охлаждения.

"Кипение поглощает много тепла, а поднимающиеся пузырьки перемешивают окружающую воду, и она уносит тепло быстрее, - говорит Митра, исполнительный директор Института нанотехнологий Ватерлоо. - Мы получаем эффект кипения, но только там и тогда, где и когда это нужно".

Затем исследователи применили свою технику инкапсуляции, чтобы обернуть капли хладагента тонкой плёнкой силиконового масла. Добавление мельчайших теплопроводящих керамических частиц в покрытие помогает управлять скоростью закипания капель.

Авторы видят два возможных пути работы системы. Либо капли хладагента циркулируют в воде и активируются, попадая на горячие точки, либо их доставляют прямо к участкам, которые обнаружили датчики. Потенциально гибридное охлаждение пригодится и в электромобилях, аккумуляторах, мощных лазерах и светодиодном освещении. Пока это лабораторная разработка, а не готовый продукт.

Источник: Tech Xplore