激光非常适合加热东西,无论你需要快速加热、击中精确目标还是远距离加热。在特定条件下,激光也可以冷却东西,这可能正是我们需要解决的过于炎热的数据中心问题。
桑迪亚实验室是一家由联邦政府资助的美国能源和国防技术研究机构,它正在与总部位于明尼阿波利斯的初创公司麦克斯韦实验室合作,开发一种方法来消除数据中心芯片上的热点,并保持它们的凉爽。
我们之前已经看到激光冷却方法被用来冷却反物质,帮助生物研究和研究量子现象。与新墨西哥大学的研究人员一起,这个团队正在研究一种全新的技术,称为基于激光的光子冷却。
其目标是减少冷却数据中心所需的大量能源需求。这些设施消耗的大约30%-40%的能源用于冷却服务器和高性能计算机。这使得它们的运营成本高昂,同时也使当地资源捉襟充肘。
除了提高数据中心的能源效率外,更好的冷却系统还可以通过防止热节流或在高温条件下减慢处理速度来提高内部芯片的性能。
那么这是如何工作的呢?调谐到特定频率的激光瞄准某一元件表面的一小块区域,可以使其冷却而不是加热。当我们说“小”的时候,我们指的是几百微米左右的面积。
数据中心芯片通常使用冷水冷却,冷水流经安装在处理器顶部的铜板上的微观通道。科学家们正在采取一种完全不同的方法。他们打算制造一个具有微小特征的光子冷板,大约比人类头发的宽度小1000倍,将冷却激光引导到目标热点。
这个光子冷板将主要由一种叫做砷化镓的半导体材料构成。它的厚度需要小于一毫米,并且尽可能不含杂质。麦克斯韦实验室认为,这项技术可以比前面提到的水基系统更有效地冷却芯片。一旦这种方法得到完善,它就可以取代或补充那些冷却系统。
高效冷却的芯片不仅意味着更少耗电的数据中心,还意味着更强大的计算系统。麦克斯韦实验室首席执行官雅各布·巴尔马解释说:“光在空间和光学时间尺度上瞄准和控制局部加热的独特能力,为这些设备解开了热设计限制,这些限制是芯片设计的基础,很难推测芯片架构师会用它做什么,但我相信它将从根本上改变我们可以用计算机解决的问题类型。”
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