Центры обработки данных (ЦОД), или дата-центры — сердце цифрового мира, где хранятся и обрабатываются огромные объемы информации. Однако, чем выше вычислительные мощности таких устройств (а они неуклонно растут), тем острее становится одна из главных технических проблем, связанных с ними — перегрев.
Чтобы оборудование ЦОД работало стабильно, его необходимо постоянно охлаждать, и на это уходит колоссальное количество энергии — до 40% от всей энергии, которую потребляет центр обрабоки данных. Новый проект, разработанный специалистами Sandia National Laboratories, учеными из Университета Нью-Мексико и стартапом Maxwell Labs предлагает революционное решение — охлаждение при помощи лазеров.
На первый взгляд это решение кажется парадоксальным: ведь лазеры чаще всего ассоциируются с нагревом и резкой, а не с охлаждением. Но при определенных условиях, когда лазер настроен на нужную частоту и направлен на специфический материал, он действительно может… охлаждать. Этот процесс называется фотонным охлаждением — и именно он лежит в основе новой технологии.
Обычно процессоры в дата-центрах охлаждаются водой: она проходит через микроканалы в медных пластинах, установленных на чипах и отводит лишнее тепло. Новая же разработка предполагает создание ультратонкой фотонной охлаждающей пластины, которая направляет охлаждающий лазер точно в горячие точки на поверхности чипов. Эти зоны очень маленькие — их размер составляет всего несколько сотен микронов, то есть в тысячи раз меньше ширины человеческого волоса.
Ключевым материалом для новой технологии выбран арсенид галлия — полупроводник, который славится своими оптическими свойствами. Из него будет изготовлена максимально чистая от примесей пластина толщиной менее миллиметра. Идея разработчиков заключается в том, что лазеры, проходя через эту фотонную структуру, смогут локально понижать в ней температуру, предотвращая перегрев и, следовательно, тепловое торможение (thermal throttling), которое снижает производительность чипов.
Представители Maxwell Labs убеждены, что их технология либо полностью заменит, либо существенно дополнит существующие системы охлаждения. В отличие от громоздких решений с жидкостями, лазерное охлаждение можно точно настроить, не перегружая систему лишними компонентами. Более того, снижение тепловых ограничений позволит проектировать новые процессоры, для еще более мощных и компактных вычислительных устройств.
«Уникальная способность света управлять локальным нагревом в пространстве и времени открывает перед нами новые возможности в термическом дизайне чипов. Пока трудно даже представить, как архитекторы будут использовать эти возможности, но я уверен, что они радикально изменят подход к задачам, которые мы решаем при помощи компьютеров», — говорит генеральный директор Maxwell Labs Джейкоб Балма.
Если технология оправдает ожидания, она имеет все шансы стать революцией не только в области энергоэффективности, но и в общем развитии вычислительной техники. Дата-центры станут менее энергозатратными, а их «мозги» — чипы — смогут работать быстрее и дольше без перегрева. И все это благодаря свету, который не только греет, но может и охлаждать.
Тем временем стало известно, что в России могут появиться плавучие центры обработки данных.
Источник