Олег Зимин В 2025 году мировое энергопотребление центров обработки данных достигло 485 тераватт-часов. Около трети этого объема уходит на охлаждение оборудования – этот показатель превышает годовые потребности целых государств, включая Швецию. Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне разработали технологию, способную сократить профильные затраты более чем на 90 процентов.
Рост сектора искусственного интеллекта привел к кратному увеличению тепловыделения. Один процессор NVIDIA GB200 потребляет 1200 ватт – в процессе работы вся эта энергия из-за фундаментальных физических принципов трансформируется в тепло. В масштабах крупных вычислительных комплексов, насчитывающих сотни тысяч чипов, традиционные системы воздушного охлаждения перестают справляться с нагрузкой. Металлические радиаторы и мощные вентиляторы требуют огромных затрат электричества, что вынуждает отрасль переходить на системы жидкостного теплоотвода.
В таких установках к процессору крепится металлическая пластина с микроскопическими каналами для циркуляции хладагента. Американские инженеры применили математические алгоритмы для топологической оптимизации этих каналов. Вместо стандартных прямоугольных или цилиндрических форм они спроектировали сложную геометрию с заостренными элементами, которая максимизирует теплопередачу и одновременно снижает сопротивление потоку жидкости.
Для производства деталей использовался метод электрохимического аддитивного производства. Эта технология позволила создать пластины из чистой меди слоями с детализацией от 30 до 50 микрометров, что тоньше человеческого волоса. Медь обладает высокой теплопроводностью, однако ее применение в традиционной трехмерной печати сопряжено с серьезными технологическими трудностями, которые удалось обойти благодаря новому методу.
Лабораторные испытания показали, что оптимизированные медные пластины обеспечивают рост эффективности охлаждения на 32 процента по сравнению с коммерческими аналогами. При этом энергозатраты на перекачку хладагента снизились на 68 процентов. По расчетам авторов проекта, внедрение технологии на уровне типичного дата-центра мощностью один гигаватт позволит снизить потребление энергии охлаждающей инфраструктурой с 550 до 11 мегаватт.
В случае успешного масштабирования доля охлаждения в общем энергобалансе вычислительных центров упадет с 30 до 1,1 процента. Показатель эффективности использования энергии приблизится к значению 1,011. Это означает, что почти все электричество, поступающее из энергосети, будет расходоваться непосредственно на вычислительные процессы, решая одну из главных инфраструктурных проблем современной технологической индустрии.
