قد تتمكن مراكز البيانات المشغلة لتطبيقات الذكاء الاصطناعي ومحركات البحث والخدمات السحابية من خفض استهلاكها الكبير للطاقة، بفضل تقنية تبريد جديدة تعتمد على صفائح نحاسية مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد.
وبحسب دراسة نشرتها دورية "Cell Reports Physical Science"، طوّر مهندسون ميكانيكيون "ألواح تبريد" نحاسية أكثر كفاءة من الأنظمة التقليدية، مع قدرة على تقليل الطاقة المستخدمة في التبريد إلى مستوى محدود جداً مقارنة بالتبريد الهوائي الحالي.
وأوضحت الدراسة أن التقنية قد تخفض الطاقة المخصصة لتبريد مركز بيانات كامل إلى نحو 1.1% فقط من إجمالي استهلاكه، مقارنة بأكثر من 30% في أنظمة التبريد الهوائي التقليدية.
وتأتي أهمية هذا الابتكار مع تزايد قوة الرقائق الإلكترونية المستخدمة في الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية، وما تسببه من حرارة عالية باتت تمثل تحدياً هندسياً كبيراً.
وقال الباحث
الرئيسي بهنود بازمي، من جامعة إلينوي أوربانا-شامبين، إن "التبريد أصبح عنق الزجاجة في تصميم رقائق الكمبيوتر"، مشيراً إلى أن تحسين التخلص من الحرارة ضروري لمواصلة تطوير المعالجات الأقوى.
وعلى مدى عقود، اعتمدت الخوادم وأجهزة الكمبيوتر على الهواء والمراوح لتبديد الحرارة، إلا أن الباحثين يرون أن هذه الطريقة لم تعد كافية لمواكبة الشرائح الحديثة عالية الأداء.
وتتجه الأنظار حالياً إلى أنظمة التبريد المباشر للرقائق باستخدام السوائل، حيث يمر سائل تبريد داخل ألواح معدنية مثبتة فوق المعالجات لامتصاص الحرارة بكفاءة أعلى.
واستخدم الباحثون خوارزمية متقدمة لإعادة تصميم الزعانف المعدنية داخل ألواح التبريد، بما يوازن بين رفع كفاءة التبريد وتقليل الطاقة المطلوبة لضخ السائل داخل النظام.
وأنتجت الخوارزمية تصاميم معقدة وغير تقليدية، جرى تصنيعها عبر تقنية ترسيب النحاس كهربائياً طبقة فوق أخرى، ما سمح بإنتاج تفاصيل دقيقة جداً من النحاس النقي.
وعند مقارنة اللوح الجديد بالألواح التقليدية، وجد الباحثون أن التصميم حسّن كفاءة التبريد بنسبة تصل إلى 32%، وخفّض انخفاض الضغط داخل النظام بنسبة تصل إلى 68%، ما يعني استهلاكاً أقل للطاقة.
وتشير الدراسة إلى أن مركز بيانات بقدرة حوسبة تبلغ 1 جيغاواط يحتاج في أنظمة التبريد الهوائي الحالية إلى نحو 550 ميغاواط إضافية للتبريد، بينما قد تنخفض هذه الحاجة إلى نحو 11 ميغاواط فقط باستخدام ألواح التبريد الجديدة.
ويرى الباحثون أن التقنية لا تقتصر على مراكز البيانات، بل يمكن استخدامها في الإلكترونيات المتقدمة والصناعات التي تحتاج إلى إدارة حرارية دقيقة. (الشرق)