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熱設(shè)計(jì)網(wǎng)

激光冷卻芯片技術(shù):或許即將進(jìn)入數(shù)據(jù)中心

熱設(shè)計(jì)

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)

一家受美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室支持的初創(chuàng)企業(yè)認(rèn)為,他們找到了一種酷炫的新方法來(lái)維持全球超級(jí)計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心的高效運(yùn)行——用激光轟擊它們散熱。  

是的,我們很清楚激光在焊接、雕刻和炸毀奧德朗星(《星球大戰(zhàn)》梗)等應(yīng)用中通常會(huì)帶來(lái)高熱。  

這家名為Maxwell Labs的初創(chuàng)企業(yè)已說(shuō)服美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和新墨西哥大學(xué)共同測(cè)試"光子冷板+激光"的芯片冷卻方案。傳統(tǒng)冷板是安裝在CPU/GPU等高發(fā)熱元件上的高導(dǎo)熱裝置,有些采用特殊導(dǎo)熱材料,有些則通過(guò)內(nèi)部管道循環(huán)液態(tài)冷卻劑將熱量帶出數(shù)據(jù)中心。  

Maxwell的創(chuàng)新在于使用砷化鎵制造冷板——2012年科學(xué)家發(fā)現(xiàn),當(dāng)激光光子與超純砷化鎵晶體層中的原子發(fā)生奇妙相互作用時(shí),材料會(huì)降溫。桑迪亞實(shí)驗(yàn)室正運(yùn)用分子束外延技術(shù)制造超薄晶體層(雜質(zhì)會(huì)吸收激光能量破壞冷卻效應(yīng)),冷板成品將包含微結(jié)構(gòu)通道,將激光精準(zhǔn)導(dǎo)向芯片熱點(diǎn)區(qū)域。 

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這種微靶向激光冷卻并非全新概念:2012年哥本哈根大學(xué)團(tuán)隊(duì)曾用激光將納米膜冷卻至-269°C;近期華盛頓大學(xué)科學(xué)家也用類似技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水體冷卻,證明激光制冷可突破微觀尺度。但Maxwell專注芯片熱點(diǎn)這種成功率最高的應(yīng)用場(chǎng)景,"只需冷卻數(shù)百微米級(jí)別的區(qū)域",項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、桑迪亞物理學(xué)家Raktim Sarma解釋道。  

除冷卻優(yōu)勢(shì)外,Maxwell稱其光子冷卻系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)風(fēng)冷/水冷無(wú)法企及的能量回收。CEO Jacob Balma表示:"可將處理器廢熱轉(zhuǎn)化為冷卻系統(tǒng)動(dòng)力",桑迪亞補(bǔ)充說(shuō)明這些以光形式提取的熱量可被回收發(fā)電。  

不過(guò)Sarma指出,這可能是光子冷卻技術(shù)首次嘗試應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景,意味著商業(yè)化前仍有大量工作。Balma坦言該技術(shù)僅在模擬中表現(xiàn)良好,實(shí)際效果待驗(yàn)證:"所有結(jié)論都基于芯片對(duì)激光冷卻響應(yīng)的多物理場(chǎng)建模",目前正與合作機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證,"各組件已通過(guò)測(cè)試,但完整系統(tǒng)集成仍在進(jìn)行"。  

Balma明確表示未來(lái)數(shù)據(jù)中心不會(huì)完全依賴激光制冷——這既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)。混合方案中,激光冷卻可減輕傳統(tǒng)系統(tǒng)熱負(fù)荷,降低整體能耗,"多數(shù)客戶會(huì)在現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)上部分采用"。若進(jìn)展順利,Maxwell計(jì)劃2025年秋季完成演示系統(tǒng),自去年11月起已開(kāi)始為未經(jīng)驗(yàn)證的MXL-Gen1光子冷卻系統(tǒng)招募早期用戶,預(yù)計(jì)未來(lái)兩年交付,2027年底實(shí)現(xiàn)全面商用。

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