นักวิจัยพบวิธีใหม่ลดพลังงานศูนย์ข้อมูล

บริษัทเทคโนโลยีขนาดใหญ่กำลังเผชิญปัญหาการทำความเย็นขนาดใหญ่ในศูนย์ข้อมูล ที่สร้างเกาะความร้อน ศูนย์ข้อมูลเหล่านี้ ต้องการพลังงานมหาศาล เพื่อป้องกันชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่ประมวลผล จัดเก็บ และส่งข้อมูลจากการร้อนเกินไป เมื่อศูนย์ข้อมูลขยายตัวทั่วสหรัฐฯ เครือข่ายไฟฟ้าก็เริ่ม รับภาระหนัก แต่เทคโนโลยีใหม่ล้ำสมัยกำลังจะช่วยบรรเทาปัญหานี้

การทำความเย็นแบบตรงสู่ชิป (Direct-to-chip cooling) ที่ไหลเวียนน้ำยาหล่อเย็นผ่าน “แผ่นเย็น” ติดตั้งตรงบนตัวประมวลผล กำลังกลายเป็นวิธีชั้นนำเพราะประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะเมื่อชิปทรงพลังขึ้นเรื่อยๆ ล่าสุด ทีมนักวิจัยค้นพบ นักวิจัยพบวิธีใหม่ลดพลังงานศูนย์ข้อมูล โดยทำให้แผ่นเย็นมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น พวกเขาเผยแพร่ผลงานในวารสาร Cell Reports Physical Science

นักวิจัยพบวิธีใหม่ลดพลังงานศูนย์ข้อมูลด้วยเทคโนโลยี ECAM

“จุดเด่นคือเราใช้เทคโนโลยีการผลิตใหม่ชื่อ ECAM หรือ electrochemical additive manufacturing” ดร. Nenad Miljkovic ผู้ร่วมวิจัยและผู้อำนวยการศูนย์ปรับอากาศและทำความเย็น มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ อูร์บานา-แชมเปญ ให้สัมภาษณ์ Gizmodo

ด้วยวิธีนี้ ทีมสร้างแผ่นเย็นทองแดงที่ออกแบบ最適化 ให้ทำความเย็นได้ดีขึ้น 32% เมื่อเทียบกับแผ่นเย็นทั่วไป และลดแรงดันตก 68% ทำให้น้ำยาหล่อเย็นไหลเวียนง่ายขึ้น หากนำไปใช้ทั้งศูนย์ข้อมูล จะประหยัดพลังงานมากกว่าทั้งระบบทำความเย็นด้วยอากาศและระบบน้ำหล่อเย็นเชิงพาณิชย์

ประสิทธิภาพสูงมาจากการออกแบบครีบภายใน แผ่นเย็นทั่วไปมีครีบโลหะแน่นหนาเพื่อเพิ่มพื้นที่สัมผัสน้ำยา ทีมของ Miljkovic ร่วมกับ Fabric8Labs บริษัทในซานดิเอโกที่พัฒนา ECAM สร้างแผ่นทองแดงที่มีครีบ最適化 กระบวนการนี้เหมือน การพิมพ์ 3D โลหะความละเอียดสูง ใช้การชุบโลหะไฟฟ้า สร้างโครงสร้างทองแดงชั้นเล็กๆ โดยไม่ต้องหลอมละลาย

“เราสร้างโครงสร้าง 3 มิติที่最適化ได้ ซึ่งการผลิตแบบดั้งเดิมทำไม่ได้” Miljkovic อธิบาย

การออกแบบครีบด้วย Topology Optimization

เริ่มจากรูปร่างสี่เหลี่ยมผืนผ้า แล้วใช้ topology optimization อัลกอริทึมคณิตศาสตร์ปรับรูปร่างทีละน้อยเพื่อเพิ่มการทำความเย็นและลดแรงดันตก “หลัง 1,000 รอบ ได้โครงสร้างคล้ายต้นไม้ที่ไหลเวียนความร้อนดีเยี่ยม” Miljkovic กล่าว

นักวิจัยคำนวณว่า ศูนย์ข้อมูล 1 กิกะวัตต์ ใช้ไฟ 500 เมกะวัตต์สำหรับทำความเย็นด้วยอากาศ รวมทั้งหมด 1.55 กิกะวัตต์ แต่ชิปใช้แค่ 1 กิกะวัตต์ ด้วยแผ่นเย็นใหม่ ใช้แค่ 11 เมกะวัตต์สำหรับทำความเย็น!

แม้ผลทดสอบต้นแบบดี แต่下一步คือทดสอบกับชิปจริง Miljkovic หวังร่วมมือกับบริษัทคลาวด์คอมพิวติ้งขนาดใหญ่เพื่อทดสอบในเซิร์ฟเวอร์ hyperscale

ศูนย์ข้อมูลที่ใช้พลังงานสูงกำลังกดดันโครงข่ายไฟฟ้า และคาดการณ์ถึงปี 2028 ความต้องการพลังงานอาจเพิ่ม 2-3 เท่า การใช้แผ่นเย็นนี้ไม่ใช่คำตอบทั้งหมด แต่ช่วยนำทางสู่ศูนย์ข้อมูลยั่งยืน AI จะอยู่ต่อไป ดังนั้นต้องปรับตัวให้เข้ากับขีดจำกัดโครงข่ายไฟฟ้า

เทคโนโลยีนี้แสดงให้เห็นศักยภาพมหาศาลในการลดการใช้พลังงาน ลองนึกภาพศูนย์ข้อมูลที่ประหยัดไฟได้มากขนาดไหน คุณคิดว่าวิธีนี้จะเปลี่ยนอุตสาหกรรมเทคโนโลยีอย่างไร? แชร์ความเห็นในคอมเมนต์และติดตามข่าวสารเทคโนโลยีล่าสุด!

ที่มา – Researchers Found an Innovative Way to Cut Data Center Energy Use