Giúp các trung tâm dữ liệu tản nhiệt theo phương pháp... đổ mồ hôi như con người

Tản nhiệt là vấn đề sống còn của các trung tâm dữ liệu

Hiện tại, việc làm mát đã chiếm gần 40% lượng điện năng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu và con số này dự kiến sẽ tăng hơn gấp đôi trên toàn cầu vào năm 2030.

Làm mát theo cách của con người

Các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Diego (UCSD) đã phát triển một công nghệ làm mát mới lấy cảm hứng từ cơ chế điều hòa nhiệt độ của cơ thể chúng ta. Đó chính là đổ mồ hôi.

Hệ thống làm mát thụ động này loại bỏ nhiệt từ các thiết bị điện tử thông qua quá trình bay hơi, mở ra một hướng thay thế tiềm năng cho các phương pháp làm mát truyền thống trong trung tâm dữ liệu và các môi trường tính toán hiệu năng cao khác.

Trọng tâm của hệ thống là màng sợi có mạng lưới lỗ siêu nhỏ liên kết với nhau, sử dụng hiện tượng mao dẫn để kéo chất lỏng làm mát lan đều trên bề mặt. Khi chất lỏng bay hơi, nó loại bỏ nhiệt hiệu quả mà không cần tiêu tốn thêm năng lượng.

Giáo sư Renkun Chen, thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không vũ trụ của UC San Diego, cho biết: “So với làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng truyền thống, bay hơi có thể tản nhiệt tốt hơn với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn”. Giáo sư Chen là đồng trưởng nhóm nghiên cứu cùng với các giáo sư Shengqiang Cai và Abhishek Saha.

Công trình nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Joule, mô tả cách nhóm của Chen, gồm cả nghiên cứu sinh tiến sĩ Tianshi Feng và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Yu Pei, thử nghiệm màng sợi trong các điều kiện nhiệt độ thay đổi.

Kết quả cho thấy màng có thể xử lý hơn 800 watt trên mỗi cm², một kỷ lục đối với loại hệ thống làm mát này. Hơn nữa, hiệu suất duy trì ổn định trong suốt nhiều giờ liên tục.

Tìm ra "điểm ngọt" trong công nghệ

Các loại màng xốp truyền thống trước đây thường thất bại do bị tắc nghẽn hoặc sôi. Giáo sư Chen giải thích rằng nhóm đã tìm được "điểm ngọt" trong kích thước và cấu trúc lỗ của màng.

Vị chuyên gia này giải thích: “Ban đầu, các màng sợi này được thiết kế để lọc, chưa ai nghĩ đến việc dùng chúng cho bay hơi. Chúng tôi nhận ra đặc điểm cấu trúc độc đáo là lỗ liên kết và kích thước lỗ phù hợp, có thể giúp màng này lý tưởng cho làm mát bằng bay hơi. Điều khiến chúng tôi ngạc nhiên là khi được gia cố cơ học đúng cách, chúng không chỉ chịu được dòng nhiệt lớn mà còn hoạt động rất hiệu quả”.

Các nhà nghiên cứu tin rằng màng này vẫn chưa đạt đến giới hạn tối đa của nó. Hiện tại, họ đang tinh chỉnh thiết kế và tìm cách tích hợp vào các tấm làm mát (cold plate), loại thiết bị phẳng thường dùng để tản nhiệt cho chip CPU và GPU.

Đồng thời, nhóm nghiên cứu cũng đang chuẩn bị thương mại hóa công nghệ này thông qua một công ty khởi nghiệp. Mục tiêu của nhóm là cung cấp giải pháp làm mát tiết kiệm năng lượng, có thể mở rộng quy mô trong bối cảnh nhu cầu dữ liệu toàn cầu tiếp tục gia tăng.

Anh Tú