Компания Maxwell Labs, созданная при поддержке Национальной лаборатории Сандия и Университета Нью-Мексико, исследует альтернативный подход к охлаждению чипов: использование лазеров. Замысел состоит не в том, чтобы полностью заменить существующие системы охлаждения, а в том, чтобы усовершенствовать их.
Как объясняет The Register, основная идея заключается в использовании «фотонных холодных пластин», изготовленных из сверхчистого арсенида галлия. Этот материал при облучении когерентным лазером определенной длины волны может рассеивать тепло, а не поглощать его, благодаря особым взаимодействиям между фотонами и атомами полупроводника. Уже в 2012 году подобные эксперименты позволили охладить наноразмерные мембраны до -269°C.
Однако Maxwell Labs намерена ограничить масштабы применения, сосредоточившись исключительно на «горячих точках» внутри чипов, размер которых составляет всего несколько сотен микрон. Для этого пластины будут оснащены микроструктурами, которые направят лазерный луч именно туда, куда нужно, оптимизируя эффективность без необходимости охлаждать всю систему.
По словам физика Рактима Сармы, руководителя проекта в Sandia, это первая попытка применить фотонное охлаждение в контексте реальных рабочих нагрузок центра обработки данных. На сегодняшний день система все еще находится на стадии моделирования и частичного тестирования: полностью интегрированной версии пока нет. Однако сотрудничество с Sandia и Университетом Нью-Мексико уже позволило проверить отдельные компоненты.
Помимо потенциала охлаждения, технология предлагает еще одно преимущество - рекуперацию энергии. По словам Джейкоба Балмы, генерального директора и главного научного сотрудника Maxwell Labs, часть тепла, выделяемого чипами, может быть преобразована обратно в электричество благодаря фотонной эмиссии материала.
Несмотря на потенциал, не обошлось и без проблем. Для производства сверхчистого арсенида галлия требуются сложные технологии, такие как молекулярно-лучевая эпитаксия, что сопряжено с высокими затратами и значительным риском появления дефектов. 200-миллиметровая пластина GaAs может стоить около 5 000 долларов, в то время как кремниевая пластина стоит 5 долларов.
Maxwell Labs рассчитывает запустить демонстрационный образец к осени 2025 года. Тем временем компания уже нашла первых потенциальных пользователей для своей системы MXL-Gen1 и намерена начать первые поставки в ближайшие два года. Если все пойдет по плану, то широкая доступность ожидается к концу 2027 года.