La nueva tecnología que evita que los chips se sobrecalienten

Funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana a altas velocidades y se calientan mucho, pero los chips de computadora en los centros de datos están en gran medida mimados. Algunos de ellos básicamente viven en el spa.

«Tendremos líquido que subirá y (luego) fluirá o goteará sobre un componente», dice Jonathan Ballon, director general de la empresa de refrigeración líquida Iceotope. «Algunas cosas serán pulverizadas».

En otros casos, los aparatos industriales se colocan en baños de fluido circulante, que eliminan el calor que generan, lo que les permite funcionar a velocidades muy altas, lo que se conoce como «overclocking».

“Tenemos clientes que hacen overclock en cualquier momento porque no hay riesgo de freír el servidor”, afirma Ballon. Añade que un cliente, una cadena hotelera estadounidense, planea utilizar el calor de los servidores del hotel para calentar las habitaciones, la lavandería y la piscina.

Sin refrigeración, los centros de datos colapsan.

En noviembre, una falla en el sistema de enfriamiento en un centro de datos de Estados Unidos dejó fuera de servicio la tecnología de operaciones financieras de CME Group, el mayor operador bursátil del mundo. Desde entonces, la empresa ha implementado capacidad de enfriamiento adicional para ayudar a proteger contra una repetición de este incidente.

Actualmente, la demanda de centros de datos está en auge, impulsada en parte por el crecimiento de las tecnologías de inteligencia artificial. Pero el enormes cantidades de energía y el agua que consumen muchas de estas instalaciones las hacen cada vez más controvertidas.

Más de 200 grupos ecologistas En Estados Unidos exigieron recientemente una moratoria sobre nuevos centros de datos en el país. Pero algunas empresas de centros de datos dicen que quieren reducir su impacto.

Tienen otro incentivo. Los chips informáticos de los centros de datos son cada vez más potentes. Tanto es así que muchos en la industria dicen que los métodos de enfriamiento tradicionales, como el enfriamiento por aire, donde los ventiladores soplan constantemente aire sobre los componentes más calientes, ya no son suficientes para algunas operaciones.

El señor Ballon lo sabe. creciente controversia en torno a la construcción de centros de datos que consumen mucha energía. «Las comunidades se oponen a estos proyectos», dice. «Necesitamos mucha menos electricidad y agua. No tenemos ventiladores, funcionamos en silencio. »

Iceotope afirma que su enfoque de refrigeración líquida, que puede sofocar múltiples componentes de un centro de datos, no sólo chips de procesamiento, puede reducir la demanda de energía relacionada con la refrigeración hasta en un 80%.

La tecnología de la empresa utiliza agua para enfriar el fluido a base de aceite que realmente interactúa con la tecnología informática. Pero el agua permanece en un circuito cerrado, por lo que no hay necesidad de extraer continuamente más de las reservas locales.

Le pregunto si los fluidos a base de petróleo utilizados en el sistema de refrigeración de la empresa provienen de productos de combustibles fósiles y dice que algunos de ellos lo son, aunque señala que ninguno contiene PFAS. también conocido como productos químicos para siempreque son perjudiciales para la salud humana.

Algunas tecnologías de refrigeración de centros de datos de base líquida utilizan refrigerantes que contienen PFAS. Además, muchos refrigerantes producen gases de efecto invernadero muy potentes, que amenazan con exacerbar el cambio climático.

Los sistemas de refrigeración de dos fases utilizan este tipo de refrigerantes, afirma Yulin Wang, ex analista tecnológico senior de IDTechEx, una empresa de investigación de mercado. El refrigerante comienza como un líquido, pero el calor de los componentes del servidor hace que se evapore y se convierta en gas y este cambio de fase absorbe mucha energía, lo que significa que es una forma eficiente de enfriar las cosas.

En algunos diseños, la tecnología del centro de datos está completamente sumergida en grandes cantidades de refrigerante que contiene PFAS. “Es posible que se escapen vapores del tanque”, añade Wang. «Podría haber problemas de seguridad». En otros casos, el refrigerante se dirige directamente a los componentes más calientes, sólo a los chips de la computadora.

Algunas empresas que ofrecen refrigeración en dos fases están cambiando actualmente a refrigerantes sin PFAS.

A lo largo de los años, las empresas han experimentado con enfoques muy diferentes de refrigeración, en una carrera por encontrar la mejor manera de satisfacer los dispositivos de los centros de datos.

microsoft es famoso hundió un contenedor en forma de tubo muchos servidores en el mar frente a las Orcadas, por ejemplo. La idea era que el agua fría del mar escocés mejoraría la eficiencia de los sistemas de refrigeración de aire dentro del avión.

El año pasado, Microsoft confirmó que había abandonado el proyecto. Pero la empresa aprendió mucho, afirma Alistair Speirs, director general de infraestructura global del grupo empresarial Microsoft Azure. «Sin operadores (humanos), ocurrían menos problemas; esto influyó en algunos de nuestros procedimientos operativos», afirma. Los centros de datos más autónomos parecen más confiables.

Los resultados iniciales mostraron que el centro de datos submarino tenía una eficiencia de consumo de energía, o PUE, de 1,07, lo que sugiere que era mucho más eficiente que la gran mayoría de los centros de datos terrestres. Y no requirió agua.

Pero en última instancia, Microsoft concluyó que la economía de construir y mantener centros de datos submarinos no era muy favorable.

La compañía todavía está trabajando en ideas para el enfriamiento a base de líquido, incluida la microfluídica, en la que pequeños canales de líquido fluyen a través de las numerosas capas de un chip de silicio. «Se puede imaginar un laberinto de refrigeración líquida a través de silicio a nanoescala», dice Speirs.

Los investigadores también ofrecen otras ideas.

En julio, Renkun Chen de la Universidad de California, San Diego, y sus colegas, publicó un artículo detallando su idea de una tecnología de enfriamiento basada en membranas llenas de poros que podría ayudar a enfriar los chips de forma pasiva, sin la necesidad de bombear fluidos o soplar aire activamente.

«Básicamente, se utiliza calor para proporcionar energía de bombeo», dice el profesor Chen. Lo compara con el proceso por el cual el agua se evapora de las hojas de un árbol, induciendo un efecto de bombeo que atrae más agua a través del tronco de la planta y baja por sus ramas para reponer las hojas. El profesor Chen dice que espera comercializar esta tecnología.

Cada vez se buscan nuevas formas de enfriar la tecnología de los centros de datos, afirma Sasha Luccioni, directora de IA y clima de Hugging Face, una empresa de aprendizaje automático.

Esto se debe en parte a la demanda de IA, particularmente IA generativa o modelos de lenguaje grande (LLM), que son los sistemas que impulsan los chatbots. En investigaciones anterioresEl Dr. Luccioni demostró que estas tecnologías consumen mucha energía.

«Si tienes modelos que consumen mucha energía, entonces necesitas aumentar un poco la refrigeración», explica.

Modelos de razonamientoque explican su producción en varias etapas, son aún más exigentes, añade.

Utilizan “cientos o miles de veces más energía” que los chatbots estándar que simplemente responden preguntas. El Dr. Luccioni pide una mayor transparencia por parte de las empresas de IA con respecto a cuánta energía consumen sus diferentes productos.

Para Ballon, los LLM son sólo una forma de IA y dice que ya han “alcanzado su límite” en términos de productividad.