Инновационное охлаждение дата-центров: новая технология позволит сократить энергопотребление почти на 95%

В 2025 году мировые центры обработки данных израсходовали 485 тераватт-часов электроэнергии. Около 30% этого объема — показатель, превышающий годовое потребление всей Швеции, — ушло исключительно на охлаждение оборудования. Исследователи из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне представили технологию создания медных охлаждающих пластин методом 3D-печати, способную снизить затраты энергии на эти нужды более чем на 90%.

Революция в охлаждении чипов

Современный бум систем искусственного интеллекта привел к взрывному росту энергопотребления дата-центров. Значительная часть ресурсов уходит на отвод тепла от высокопроизводительных процессоров. К примеру, один графический чип NVIDIA GB200 потребляет 1200 ватт, выделяя аналогичное количество тепла. Этого объема энергии достаточно, чтобы довести до кипения более 50 чашек воды в час. В масштабах крупных серверов, таких как Colossus 1 (содержащий 220 тысяч графических процессоров), без эффективного охлаждения температура внутри помещения площадью 73 тысячи квадратных метров могла бы достичь 1200 °C всего за час.

Традиционные системы на базе радиаторов и мощных вентиляторов перестают справляться с нагрузкой, создаваемой новейшими ускорителями ИИ. Новая разработка предлагает альтернативу: жидкостное охлаждение прямого контакта. В этой схеме на процессор устанавливается металлическая пластина, внутри которой циркулирует хладагент.

Математический подход к конструкции

Ученые оптимизировали внутреннюю структуру охлаждающих пластин с помощью математических алгоритмов. Вместо простых цилиндрических или прямоугольных каналов, используемых в стандартных промышленных решениях, была создана сложная, изрезанная геометрия. Это позволяет:

• Максимизировать площадь теплообмена.
• Снизить гидравлическое сопротивление, уменьшая затраты энергии на работу насосов.
• Повысить общую эффективность отвода тепла на 32%.

Технология 3D-печати

Для реализации столь сложных форм была применена электрохимическая аддитивная технология (ECAM). Она позволяет печатать детали из чистой меди с ювелирной точностью — до 30–50 микрометров, что тоньше человеческого волоса. Выбор меди обусловлен её превосходной теплопроводностью, однако работа с этим металлом традиционными методами 3D-печати затруднительна.

Согласно расчетам исследователей, внедрение подобных пластин в дата-центре мощностью 1 гигаватт снизит долю затрат на охлаждение с 30–35% до 1,1%. Это приближает показатель эффективности использования энергии (PUE) к теоретическому идеалу в 1,0, при котором практически вся энергия направляется на вычисления, а не на поддержание микроклимата.

Разработчики отмечают, что представленный метод проектирования и производства может быть масштабирован и адаптирован для широкого спектра электроники, что станет важным шагом в повышении энергоэффективности вычислительных мощностей нового поколения.