Uma startup chamada Maxwell Labs, com apoio do Sandia National Laboratories, está trabalhando em uma nova tecnologia que resfriará hardware de computação de alto desempenho com lasers, relata o The Register .
Como a dissipação de calor se tornou um grande desafio para os data centers modernos, diversos métodos de resfriamento foram testados e implantados nos últimos anos. Durante anos, a indústria dependeu do resfriamento a ar; então, grandes empresas começaram a experimentar o resfriamento líquido, testaram o resfriamento por água morna e o resfriamento por água gelada, testaram o resfriamento por imersão e até planejaram implementá-lo nos próximos anos. Há um recurso que ainda não foi usado para resfriamento: lasers. No entanto, lasers podem ser usados para dissipar o calor dos processadores. Mas há um porém.
Uma nova abordagem
Uma startup chamada Maxwell Labs, com o apoio do Sandia National Laboratories, está trabalhando em uma nova maneira de resfriar hardware de computação de alto desempenho, relata o The Register . A técnica utiliza placas frias especiais feitas de arsenieto de gálio (GaAs) ultrapuro que resfriam ao receber feixes focalizados de luz laser coerente de um determinado comprimento de onda. Em vez de aquecer, o que é comum na maioria das interações que envolvem feixes de luz intensos, essa configuração cuidadosamente projetada permite que o semicondutor libere calor em locais precisos graças à alta mobilidade de elétrons do GaAs. O método promete auxiliar os sistemas de resfriamento tradicionais, em vez de substituí-los.
Para implementar isso em aplicações práticas, os semicondutores de GaAs são estruturados em componentes finos colocados diretamente nas regiões de alta temperatura dos processadores. Padrões microscópicos dentro do semicondutor guiam os feixes coerentes precisamente para esses pontos quentes, resultando em um resfriamento altamente localizado, o que garante eficiência ao gerenciar diretamente o calor exatamente onde ele se torna problemático, em vez de tentar usar GaAs e lasers para resfriar um sistema inteiro. Essa técnica tem raízes em estudos anteriores: em 2012, na Universidade de Copenhague, eles resfriaram uma pequena membrana a -269 °C usando um método semelhante, de acordo com o relatório.
Além disso, essa técnica oferece uma capacidade única: ela pode recapturar a energia removida na forma de calor, de acordo com Maxwell. Em vez de se dissipar no ambiente, a energia térmica extraída dos chips pode ser emitida como fótons utilizáveis, que são convertidos novamente em energia elétrica. Embora isso certamente aumente a eficiência energética geral dos sistemas de computação, a eficiência do processo ainda precisa ser avaliada.
Custos extremos e desafios de fabricação
Embora a abordagem de uso de semicondutores de GaAs para resfriamento seja certamente uma inovação, ela está associada a desafios extremos tanto do ponto de vista de custo quanto de capacidade de fabricação.
Em primeiro lugar, a produção de wafers de GaAs ultrapuros requer técnicas complexas e que consomem muita energia, como epitaxia por feixe molecular (MBE) ou deposição química de vapor metal-orgânico (MOCVD). Como lidamos com camadas cristalinas ultrapuras, as taxas de defeitos podem ser altas, o que afeta os custos. Atualmente, um wafer de 200 mm feito de GaAs pode custar cerca de US$ 5.000, enquanto um wafer de silício do mesmo tamanho pode custar apenas US$ 5, de acordo com a WaferWorld .
Transistores de GaAs não podem ser perfeitamente integrados em chips tradicionais baseados em silício em um único wafer. No entanto, se alguém quiser usar transistores de GaAs para resfriar chips tradicionais (ou melhor, chiplets), pode usar integração 3D heterogênea ou ligação de wafers, que são técnicas bem conhecidas para sistemas que utilizam fotônica de silício. Embora essas técnicas sejam bastante caras, elas não são tão custosas quanto os wafers de GaAs propriamente ditos.
Fase inicial
Atualmente, o conceito permanece em fase experimental e de modelagem. De acordo com Jacob Balma, diretor executivo do Maxwell Labs, simulações sugerem que o método é promissor, mas nunca foi confirmado em testes físicos, pois os testes até agora se limitaram a componentes separados, em vez de uma configuração completa.
Falando em uma configuração completa, a Maxwell Labs espera concluir um protótipo funcional até o outono de 2025. Curiosamente, a Maxwell já encontrou os primeiros usuários para sua primeira versão, chamada MXL-Gen1, e planeja entregar os sistemas iniciais nos próximos dois anos. O acesso mais amplo está previsto para o final de 2027, supondo que o desenvolvimento continue no caminho certo.
Fonte: tomshardware
Nenhum comentário:
Postar um comentário