Revolução na refrigeração de chips: 10 vezes melhor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/06/2026

Sistema de distribuição 3D de microcanais para resfriamento de chips semicondutores de alta potência.
[Imagem: KAIST]

Microcanais retiram máximo de calor

Incorporando canais de resfriamento mais finos que um fio de cabelo humano diretamente dentro de um chip semicondutor de silício, pesquisadores conseguiram manter a temperatura do chip abaixo de 100 °C usando apenas água a temperatura ambiente.

Mesmo sob condições extremas de geração de calor, superiores a 2.000 watts por centímetro quadrado (W/cm²), o processador de teste nunca superou o limite de temperatura estabelecido.

Nos processadores atuais, o líquido refrigerante precisa percorrer inúmeros microcanais de uma extremidade do chip à outra. Esse percurso longo aumenta a resistência ao fluxo de refrigerante, exigindo maior potência de bombeamento para circular o líquido.

Young Lee e colegas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) usaram agora uma estrutura de microcanais multifacetada incorporada diretamente dentro do chip de silício: A estrutura múltipla de distribuição desenvolvida pela equipe movimenta o fluido refrigerante por meio de múltiplos canais de entrada e múltiplos canais de saída.

Funciona mais ou menos como uma rede de distribuição de produtos: Em vez de enviar todas as mercadorias de uma única origem para um destino distante, vários centros de distribuição são estrategicamente posicionados para encurtar as distâncias de transporte. Como o fluido refrigerante percorre apenas uma curta distância em cada canal, a resistência ao fluxo é muito menor, exigindo uma pressão de bombeamento igualmente reduzida.

Outra vantagem é que o fluido refrigerante é fornecido de forma mais uniforme por todo o chip, ajudando a manter uma distribuição de temperatura mais uniforme em todo o processador.

O sistema é mais de 10 vezes melhor do que o recordista anterior, e isto sem usar nenhuma tecnologia exótica.
[Imagem: Young Jin Lee et al. - 10.1016/j.enconman.2026.121422]

Sem tecnologias exóticas, só água

A inovação vai além da redução do tamanho dos microcanais: Os pesquisadores otimizaram sistematicamente a largura, a altura, o número, a disposição e a vazão do fluido refrigerante dos canais, de modo a maximizar o desempenho de resfriamento e minimizar a perda de energia. Para isso, eles empregaram uma estrutura de otimização multifidelidade, partindo de um modelo unidimensional rápido para explorar espaços de projeto cada vez mais amplos, e então refinaram os projetos selecionados até obter um que os satisfizesse.

A estrutura otimizada foi então fabricada em um chip semicondutor de silício real e validada experimentalmente. Sob as mesmas condições de aumento de temperatura, o sistema de resfriamento atingiu um coeficiente de desempenho (COP) de 106.000, o que é aproximadamente 10 vezes maior do que o recordista anterior, apresentado em 2020, que tinha um COP de cerca de 10.000.

Em termos práticos, isso significa ser necessário apenas cerca de um décimo da potência de bombeamento para remover a mesma quantidade de calor. E isso sem usar nenhuma tecnologia exótica ou economicamente inviável, como resfriamento por mudança de fase, modificações de superfície em nanoescala ou materiais caros como o diamante - é só água circulando em microcanais otimizados.

"À medida que o desempenho dos semicondutores de IA e das embalagens eletrônicas avançadas se tornam cada vez mais limitadas pelo calor, esperamos que esta tecnologia sirva como uma solução fundamental de resfriamento para futuros sistemas de computação de alto desempenho," disse o professor Sung Kim.

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