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Un team di scienziati dell'Università della California a San Diego ha compiuto un passo avanti significativo nel campo del raffreddamento dei chip, sviluppando un sistema passivo basato su una membrana evaporativa. Questa innovativa soluzione promette di migliorare notevolmente la dissipazione del calore dai chip ad alta potenza, una necessità sempre più impellente per i moderni data center (ЦОД). La ricerca, pubblicata su SciTechDaily, evidenzia come questo nuovo approccio non solo offra un'alternativa efficiente e a basso consumo energetico ai metodi di raffreddamento tradizionali, ma possa anche ridurre il consumo di acqua, una risorsa preziosa spesso utilizzata nei sistemi di raffreddamento esistenti.
Attualmente, i sistemi di raffreddamento rappresentano una quota considerevole, fino al 40%, del consumo energetico complessivo dei data center. Con la continua crescita del settore e l'espansione delle tecnologie basate sull'intelligenza artificiale, si prevede che la domanda globale di energia per il raffreddamento raddoppierà entro il 2030. Questo rende lo sviluppo di soluzioni di raffreddamento più efficienti una priorità assoluta.
Il cuore del sistema sviluppato dagli scienziati è una membrana a fibre cave a basso costo, caratterizzata da una miriade di micropori interconnessi. Questi pori attirano il liquido di raffreddamento attraverso il principio della capillarità. Il liquido, evaporando, sottrae calore ai componenti elettronici sottostanti senza richiedere energia aggiuntiva. La membrana è posizionata sopra dei microcanali che forniscono il liquido, consentendo al calore di dissiparsi efficacemente dall'hardware.
«Rispetto al raffreddamento tradizionale ad aria o a liquido, l'evaporazione permette di dissipare un flusso di calore maggiore con un minor consumo di energia», ha spiegato Renkun Chen, responsabile del progetto e professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale della Jacobs School of Engineering dell'Università della California a San Diego. Chen ha inoltre sottolineato come i precedenti tentativi di utilizzare membrane porose, nonostante la loro ampia superficie ideale per l'evaporazione, non abbiano avuto successo a causa delle dimensioni inappropriate dei pori, che risultavano troppo piccoli e si ostruivano, oppure troppo grandi e causavano un'ebollizione indesiderata.
«In questo caso, utilizziamo membrane fibrose porose con pori interconnessi delle dimensioni giuste», ha aggiunto Chen. Questa particolare configurazione assicura un'evaporazione efficiente senza incorrere nei problemi riscontrati in passato.
I test condotti dagli scienziati hanno dimostrato che il prototipo di membrana è in grado di gestire flussi di calore superiori a 800 W per centimetro quadrato, un valore tra i più alti mai registrati per sistemi di raffreddamento di questo tipo. Il sistema ha inoltre mantenuto la sua stabilità per diverse ore di funzionamento continuo.
Tuttavia, secondo i ricercatori, le prestazioni attuali sono ancora inferiori al limite teorico della tecnologia. Il team sta lavorando per perfezionare la membrana e ottimizzarne le prestazioni. I prossimi passi includono l'integrazione della soluzione in prototipi di piastre di raffreddamento, componenti piatti che vengono fissati ai microchip, come CPU e GPU, per dissipare il calore. Inoltre, il team sta avviando una startup per commercializzare questa promettente tecnologia.
