Les chercheurs de l'Université de Waterloo développent un refroidissement hybride par liquide pour les centres de données IA

Des chercheurs de l'Université de Waterloo développent une nouvelle méthode pour empêcher les puces informatiques de surchauffer, en utilisant de minuscules gouttes de liquide bouillant pour cibler les zones particulièrement chaudes.

Cette recherche intervient dans un contexte de demande croissante en intelligence artificielle, qui exerce une pression accrue sur les immenses centres de données qui alimentent cette technologie. Ces installations abritent des milliers d'ordinateurs pour traiter les informations, ce qui génère une quantité significative de chaleur. Si certaines zones d'une puce informatique deviennent trop chaudes, cela peut affecter les performances et la fiabilité.

Comment fonctionne le système

La technologie utilise de l'eau pour gérer la chaleur quotidienne, tandis que de minuscules gouttes d'un fluide caloporteur spécialisé ciblent les zones qui deviennent particulièrement chaudes. Les chercheurs ont sélectionné un fluide caloporteur pour l'électronique ayant un point d'ébullition beaucoup plus bas que celui de l'eau. Le fluide caloporteur est également plus lourd que l'eau, il ne se mélange donc pas avec elle et reste en place lorsqu'il est placé sur un point chaud.

Les chercheurs ont utilisé une technique d'encapsulation pour envelopper les gouttes de fluide caloporteur dans une fine peau d'huile de silicone. L'ajout de minuscules particules céramiques conductrices de chaleur à la revêtement aide à contrôler la vitesse à laquelle les gouttes bouillent.

Lors des tests en laboratoire, une seule goutte de fluide caloporteur a bouilli et a réduit la température d'un point chaud de puce informatique simulée immergé dans un réservoir d'eau jusqu'à 17 °C en 15 secondes, plusieurs fois plus rapidement que l'immersion conventionnelle.

« L'ébullition absorbe beaucoup de chaleur et les bulles ascendantes brassent l'eau environnante pour évacuer la chaleur plus rapidement », a déclaré le Dr Sushanta Mitra, directeur exécutif de l'Institut de nanotechnologie de Waterloo. « Nous obtenons l'effet de l'ébullition, mais uniquement là et quand c'est nécessaire. »

Coût et prochaines étapes

Les systèmes de refroidissement par immersion actuels nécessitent davantage de fluide caloporteur spécialisé, tandis que la méthode de l'Université de Waterloo en requiert des quantités beaucoup plus faibles.

« Vous n'avez pas besoin d'utiliser ce fluide caloporteur coûteux sur l'ensemble de la boucle », a expliqué Mitra. « Vous n'avez besoin de l'utiliser qu'au niveau de la goutte. »

Les gouttes ne font que environ un à deux millimètres de taille, ce qui signifie que la quantité de fluide caloporteur spécialisé utilisée est considérablement réduite.

La recherche en est encore à ses débuts, les tests se concentrant sur une seule puce informatique. La prochaine étape consiste à développer un système plus grand qui imite la façon dont le fluide caloporteur circulerait dans un centre de données.

L'équipe espère que cette technologie pourrait finalement être adoptée par les centres de données du monde entier, ainsi que par d'autres applications impliquant de l'électronique générant des quantités significatives de chaleur. Les chercheurs envisionnent que le système fonctionnera ultimement de l'une des deux manières suivantes – soit des gouttes de fluide caloporteur qui circulent dans l'eau et s'activent lorsqu'elles rencontrent des points chauds, soit des gouttes qui sont délivrées directement sur les points chauds détectés par des capteurs.

L'approche de refroidissement hybride a également des applications potentielles dans des technologies telles que les véhicules électriques, les batteries, les lasers de haute puissance et l'éclairage LED.

L'étude, A hybrid immersion cooling assisted by liquid-liquid encapsulation: A game changer for thermal management of transient hotspots, a été publiée récemment en ligne dans le Journal of Colloid and Interface Science.

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Sources (en anglais)

• ctvnews.ca: University of Waterloo researchers develop new way to cool AI computer chips
• uwaterloo.ca: Waterloo innovation could make cooling AI data centres cheaper and more efficient | Waterloo News | University of Waterloo

Traduction réalisée par IA de l’article original en anglais, vérifiée automatiquement pour dire la même chose que l’original. Les sources ont été vérifiées en anglais.