Лазерно охлаждане за GPU: американската армия финансира бъдещето на ИИ

Американската компания Maxwell Labs, специализирана в лазерното охлаждане на графични процесори и системи за изкуствен интелект, получи безвъзмездна помощ в размер на 500 000 щатски долара от американската армия по програмата BEST START (Basic Energy Sciences to Saint Thomas Applied and Renewable Technologies). Финансирането е предназначено за разработване на технология за фотонно охлаждане, която може радикално да промени подхода към управлението на топлината във високопроизводителните изчислителни системи.

Традиционните системи за охлаждане на центровете за данни консумират от 30 до 40% от цялата енергия и натоварват значително водните ресурси. От друга страна, технологията на Maxwell Labs използва лазерна светлина, за да осигури целенасочено охлаждане на локализираните горещи точки на чиповете, като например графичните процесори, постигайки по-ефективно управление на топлината в сравнение с традиционните въздушни и водни системи.

Иновацията на Maxwell Labs се основава на привидно парадоксален физичен ефект: използване на светлината за разсейване на топлината. Технологията включва поставяне на тънки пластини от свръхчист галиев арсенид (GaAs) върху най-горещите части на процесора. Когато към тези пластини се насочи лазерен лъч със строго определена дължина на вълната, те не се нагряват, а се охлаждат.

Това явление, демонстрирано за първи път от учените още през 2012 г., е свързано със сложното взаимодействие на фотоните с кристалната решетка на полупроводника. Казано по-просто, лазерът „взема“ топлинната енергия от чипа и я излъчва отново под формата на светлина с друга дължина на вълната, която след това може да бъде изведена от системата.

„Успешното внедряване не само ще реши належащата нужда от пестене на енергия, но и ще проправи пътя за процесори, които да работят на нива на производителност, считани досега за невъзможни“, заяви Майк Карпе, съосновател и главен директор по развитието на Maxwell Labs.

През април 2025 г. Maxwell Labs обяви споразумение за съвместни изследвания и разработки (CRADA) с Националните лаборатории Sandia и Университета на Ню Мексико за демонстриране на лазерното фотонно охлаждане на компютърни процесори с висока плътност.

В рамките на това партньорство Maxwell Labs разработва нови технически проекти, Sandia Labs изработва елементите от галиев арсенид с висока чистота, като използва своя опит в областта на молекулярната лъчева епитаксия, а Университетът на Ню Мексико оценява топлинните характеристики на получените системи.

„Уникалната способност на светлината да насочва и контролира локализираното нагряване премахва термичните ограничения, които са толкова фундаментални за проектирането на чипове, че е трудно да се предвиди пълното им въздействие – но това ще промени из основи видовете проблеми, които можем да решаваме с компютрите“, споделя Джейкъб Балма, главен изпълнителен директор на Maxwell Labs.