Инновационная 3D-печать десятикратно снизит энергозатраты дата-центров

Команда ученых под руководством профессора Ненада Мильковича, возглавляющего Центр кондиционирования и охлаждения при Иллинойском университете в Урбане-Шампейне (UIUC), предложила прорывное решение в области прямого жидкостного охлаждения вычислительных мощностей.

Согласно опубликованному исследованию, применение медных теплоотводящих пластин (cold plates), изготовленных методом высокоточной электрохимической 3D-печати, увеличивает производительность охлаждения на 32% относительно актуальных рыночных аналогов. Подобный технологический скачок способен существенно трансформировать экономические показатели и экологический профиль индустрии дата-центров и ИИ, которая сегодня сталкивается с острой нехваткой энергетических мощностей.

Экстремальный нагрев современных полупроводников влечет за собой огромные энергозатраты: в стандартном центре обработки данных на 1 гигаватт (ГВт) около половины этой мощности уходит лишь на поддержание работы систем охлаждения. Внедрение новых пластин позволяет снизить этот показатель до впечатляющих 11 мегаватт. Ключ к такой эффективности скрыт в сложной конфигурации внутренних медных ребер, обеспечивающих контакт с теплоносителем.

Используя алгоритмы топологической оптимизации — вычислительный метод, позволяющий через тысячи итераций подобрать совершенную геометрию изделия — исследователи спроектировали структуру, имитирующую древовидные разветвления. Подобная конструкция максимально расширяет площадь теплообмена, одновременно снижая сопротивление току жидкости (падение давления сократилось на 68%).

Создание таких геометрически сложных трехмерных компонентов стало возможным благодаря сотрудничеству с компанией Fabric8Labs из Сан-Диего, внедрившей метод электрохимического аддитивного производства (ECAM).

В отличие от классической печати по металлу, основанной на лазерном спекании порошковых материалов, технология ECAM позволяет выстраивать медные элементы слой за слоем из электролитического раствора на атомарном уровне, обеспечивая ювелирную точность. Это открывает возможности для производства деталей, недоступных для традиционного литья или механической фрезеровки. Профессор Милькович отмечает: «Сформированные древовидные структуры безупречно управляют тепловыми потоками, превращая жидкостное охлаждение в решение, превосходящее воздушные аналоги на несколько порядков».

На данный момент прототипы успешно прошли лабораторную апробацию. В ближайших планах ученых — тестирование технологии непосредственно на рабочих чипах в гипермасштабируемых серверных комплексах ведущих облачных операторов. С учетом того, что потребности дата-центров в электроэнергии могут утроиться к 2028 году, переход на такие высокоэффективные системы охлаждения становится определяющим фактором для устойчивого развития ИТ-сектора и надежности глобальных энергосетей.

Источник: iXBT