GPU kiến trúc Feynman của NVIDIA trong tương lai có thể đạt mức tiêu thụ điện lên tới 4400W, và một công nghệ tản nhiệt bằng màng bay hơi siêu mỏng mới có thể trở thành chìa khóa “giảm nhiệt” cho những “quái vật công suất” như vậy.
Nhằm giải quyết thách thức tản nhiệt ngày càng nghiêm trọng trong AI và trung tâm dữ liệu, nhóm kỹ sư tại Đại học California, San Diego (UCSD) đã phát triển một công nghệ làm mát bay hơi thụ động hoàn toàn mới.
Nguyên lý hoạt động
Công nghệ này sử dụng một lớp màng sợi đặc biệt chứa vô số lỗ siêu nhỏ liên kết với nhau, giúp dẫn truyền chất lỏng bằng hiện tượng mao dẫn, phân bố đều trên bề mặt màng.
Màng sợi hấp thụ chất lỏng từ các vi kênh vào các lỗ xốp nhờ hiện tượng mao dẫn, và làm mát nguồn nhiệt trong quá trình bay hơi của chất lỏng.
Khi chip hoặc linh kiện điện tử bắt đầu sinh nhiệt, lớp chất lỏng này sẽ tự động bay hơi, và quá trình bay hơi sẽ mang theo lượng lớn nhiệt năng ra khỏi bề mặt.
Toàn bộ cơ chế này không cần quạt, bơm nước hoặc nguồn điện phụ, nên được gọi là tản nhiệt thụ động, với mức tiêu thụ năng lượng cực thấp.
Vượt qua giới hạn của tản nhiệt truyền thống
So với các phương pháp tản nhiệt truyền thống, làm mát bằng bay hơi được công nhận là hiệu quả vượt trội, nhưng rất khó áp dụng ổn định cho các thiết bị điện tử công suất cao.
Thiết bị thử nghiệm bay hơi sử dụng màng sợi.
Các loại màng xốp trước đây thường gặp vấn đề tắc nghẽn khi lỗ quá nhỏ, hoặc sôi trào khi lỗ quá lớn, khiến hiệu quả tản nhiệt không ổn định.
Nhóm UCSD đã tối ưu kích thước lỗ mao dẫn của màng sợi, đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa lưu thông chất lỏng và an toàn nhiệt, giúp duy trì quá trình bay hơi ổn định và hiệu quả.
Trong thử nghiệm, công nghệ mới đã đạt mật độ tản nhiệt 800W/cm² – một con số kỷ lục, và hoạt động ổn định liên tục trong nhiều giờ, chứng minh khả năng ứng dụng thực tế trong các trung tâm dữ liệu công suất cao.
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng hiệu suất hiện tại vẫn chưa đạt đến giới hạn lý thuyết của hệ thống, cho thấy các phiên bản nâng cấp trong tương lai có thể mang lại khả năng tản nhiệt còn mạnh mẽ hơn nữa, giúp AI server “hạ nhiệt” hiệu quả hơn bao giờ hết.