Dissipador de cobre otimizado derruba consumo de energia dos computadores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/05/2026

Em busca da estrutura mais eficiente para troca de calor.
[Imagem: Behnood Bazmi et al. - 10.1016/j.xcrp.2026.103272]

Dissipador mais eficiente

Na hora de retirar o calor dos processadores de computador e demais chips, tem imperado o bom-senso: Coloque uma placa de um metal excelente condutor de calor o mais colada possível ao chip, e então use um exaustor ou radiador para jogar o calor para o ambiente.

No outro lado, o modo típico de operação envolve fazer com que essa placa metálica, conhecida como dissipador, mergulhe em um líquido de arrefecimento e, para transferir a maior quantidade de calor no menor tempo, dotar essas placas de pequenas saliências retangulares, como se fosse barbatanas. Isso seria o ideal, mas questões de custo têm mantido as placas planas também no lado do arrefecimento.

Para garantir que valha a pena investir na fabricação de placas de arrefecimento não-planas, Behnood Bazmi e colegas da Universidade de Illinois, nos EUA, queriam antes definir qual é o projeto mais eficiente para a troca de calor. Para isso, eles usaram um algoritmo matemático para otimizar o formato das aletas que se projetam para dentro do líquido refrigerante, de modo a maximizar a área de contato e, por decorrência, a transferência de calor.

Usando uma técnica chamada otimização topológica, o algoritmo foi alterando gradualmente o formato das aletas a partir de um retângulo simples, estimando a cada iteração a capacidade de resfriamento e a potência necessária para bombear o líquido. O resultado final são aletas de um formato muito mais complexo do que os retângulos, cones ou cilindros convencionais - mas também muito mais eficientes na remoção do calor.

O melhor desenho gerado pelo programa contém pontas afiadas e bordas irregulares, um pouco parecido com uma folha de samambaia. Quando o desempenho da placa de cobre com aletas otimizadas foi comparada com placas com aletas retangulares convencionais, os resultados mostraram um ganho de até 32% no resfriamento e uma redução na queda de pressão (o esforço para empurrar o líquido) de até 68%, mantendo o mesmo desempenho de resfriamento.

O esforço agora é descobrir um modo produzir as barbatanas mais eficientes (embaixo).
[Imagem: Behnood Bazmi et al. - 10.1016/j.xcrp.2026.103272]

Dissipador de cobre

O impacto prático da adoção desses dissipadores de cobre otimizados seria enorme. Por exemplo, uma central de dados com 1 gigawatt (GW) de potência computacional consome cerca de 550 megawatts para operar um sistema de resfriamento a ar - ela consome 1,55 GW no total, mas apenas 1 GW é usado para funções como armazenamento, buscas e programas de inteligência artificial.

"Com nossos dissipadores, data centers precisariam usar apenas 11 megawatts para resfriamento, em vez de 550 megawatts," comparou Bazmi, acrescentando que sua solução é versátil, já que o mesmo fluxo de trabalho de otimização pode ser aplicado a uma ampla gama de problemas de refrigeração em diferentes escalas, desde componentes eletrônicos menores até aplicações não-eletrônicas.

Agora a questão é de mercado. Acontece que o cobre puro tem alta condutividade térmica, mas é complicado usá-lo mesmo na impressão 3D convencional. Por isso, a maioria das placas frias continua sendo feita de liga de alumínio ou aço inoxidável, que não são ideais para transferência de calor.

Reconhecendo que o projeto das saliências otimizadas é complexo e seria difícil de fabricar com as técnicas convencionais, a equipe se antecipou e usou uma técnica de manufatura aditiva eletroquímica, que deposita cobre puro camada por camada em vez de fundi-lo, facilitando o processo de fabricação - ou, pelo menos, reduzindo um pouco seu custo, facilitando a eventual adoção da tecnologia pela indústria.

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