Immaginiamo di poter raffreddare i componenti più potenti dei moderni data center senza utilizzare ventole, compressori o pompe che consumano enormi quantità di energia. Un gruppo di ingegneri dell'Università della California, San Diego (UCSD), ha trasformato questa visione in una realtà tangibile, presentando una tecnologia di raffreddamento che ha già stabilito un primato. Il loro sistema, basato su una speciale membrana in fibra, è riuscito a gestire un carico termico di oltre 800,textW/cm2, uno dei valori più alti mai registrati per una soluzione di raffreddamento passivo.
Il segreto di questa innovazione risiede in un processo tanto antico quanto efficace: l'evaporazione. A differenza dei sistemi tradizionali, questa tecnologia utilizza una rete di minuscoli pori interconnessi all'interno della membrana fibrosa. Grazie all'azione capillare, un liquido viene distribuito su tutta la superficie. Evaporando, questo liquido sottrae calore ai chip sottostanti in modo naturale e silenzioso. Sebbene il raffreddamento evaporativo non sia una novità, la sua applicazione in ambienti così estremi come quelli dei processori di ultima generazione è sempre stata una sfida. I tentativi precedenti si erano scontrati con un problema fondamentale: pori troppo piccoli si ostruivano, mentre pori troppo grandi causavano un'ebollizione caotica e inefficiente.
Il team della UCSD ha trovato la soluzione perfetta, ingegnerizzando una membrana con pori della dimensione ideale. Curiosamente, queste membrane erano state originariamente progettate per la filtrazione. "Abbiamo capito che le loro caratteristiche strutturali uniche, con pori interconnessi della giusta dimensione, potevano renderle ideali per un raffreddamento evaporativo efficiente", ha spiegato Renkun Chen, professore di ingegneria meccanica e co-autore dello studio. "Ciò che ci ha sorpreso è stato che, con il giusto rinforzo meccanico, non solo hanno resistito all'elevato flusso di calore, ma si sono comportate estremamente bene".
Con l'espansione globale dell'infrastruttura cloud e l'inarrestabile ascesa dei sistemi di AI, i data center stanno diventando sempre più energivori. Il raffreddamento di queste strutture rappresenta già fino al 40% del loro consumo energetico totale, secondo le stime del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. La situazione è destinata a peggiorare: l'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA) avverte che il consumo energetico globale dei data center potrebbe più che raddoppiare entro il 2030, spinto in gran parte proprio dalla necessità di dissipare il calore.
I risultati ottenuti in laboratorio sono estremamente promettenti e il sistema ha dimostrato di essere stabile per ore sotto stress termico. Il team di ricerca sta ora lavorando per integrare questa membrana nelle "cold plates", le piastre a contatto diretto con processori come GPU e CPU. È stata anche avviata una startup per portare questa tecnologia sul mercato. Se dovesse avere successo, questa innovazione potrebbe ridurre drasticamente l'impronta energetica e idrica dei data center, offrendo uno strumento fondamentale per sostenere il futuro digitale e alimentato dall'AI senza gravare eccessivamente sulle nostre risorse.
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