Tecnologia de resfriamento para chips evita consumo excessivo de energia da IA

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/06/2025

Ilustração de uma membrana de fibra removendo calor de um chip por meio da evaporação.
[Imagem: Tianshi Feng]

Resfriamento evaporativo

Você já deve ter ouvido falar muito sobre o consumo excessivo de energia das aplicações de inteligência artificial, e provavelmente também se deu conta de que a maior parte desse excesso de eletricidade se transforma em calor nas CPUs e GPUs das centrais de dados.

De fato, hoje o resfriamento representa até 40% do consumo total de energia de uma central de dados. Se a tendência atual continuar, o consumo global de energia para resfriamento poderá mais que dobrar até 2030.

Mas Tianshi Feng e colegas da Universidade da Califórnia de San Diego, nos EUA, têm uma carta na manga para tentar mudar esse rumo: Eles criaram uma nova tecnologia de resfriamento evaporativo minúscula, que pode ser integrada diretamente nos chips.

A base da inovação é uma membrana de fibra de baixo custo, contendo uma rede de minúsculos poros interconectados que puxam o líquido de resfriamento ao longo da sua superfície por meio de capilaridade. À medida que o líquido evapora, ele remove o calor dos componentes eletrônicos abaixo da membrana com eficiência, sem a necessidade de energia adicional.

A membrana fica sobre microcanais acima dos componentes eletrônicos, puxando o líquido que flui pelos canais e dissipando o calor. Depois de evaporar, o líquido é coletado e retorna ao circuito.

"Em comparação com o resfriamento tradicional a ar ou líquido, a evaporação pode dissipar um fluxo de calor maior, consumindo menos energia," disse Feng.

Ilustração da membrana de fibra puxando líquido de microcanais para seus poros por meio de ação capilar e foto do protótipo resfriando uma fonte de calor à medida que o líquido evapora.
[Imagem: Tianshi Feng]

Tirando o calor dos chips

Existem muitas aplicações de refrigeração baseadas na evaporação, dos evaporadores nos aparelhos de ar condicionado aos tubos de calor dos notebooks. Mas aplicar essa técnica diretamente nos eletrônicos de alta potência tem sido um desafio. Tentativas anteriores usando membranas porosas - que possuem grandes áreas superficiais ideais para evaporação - não tiveram sucesso porque seus poros eram muito pequenos e entupiam, ou eram muito grandes e causavam uma ebulição indesejada.

"Aqui, nós usamos membranas de fibra porosa com poros interconectados e do tamanho certo," disse Chen, acrescentando que isso foi crucial para alcançar uma evaporação eficiente e robusta.

De fato, o desempenho da nova membrana foi recordista. Quando testada em fluxos de calor variáveis, a membrana alcançou fluxos de calor superiores a 800 watts por centímetro quadrado, um dos níveis mais altos já registrados para esse tipo de sistema de resfriamento. Além disso, o material demonstrou estabilidade durante todos os períodos de teste.

E, mesmo com esses resultados promissores, os protótipos ainda estão operando bem abaixo do limite teórico. Por isso a equipe já está se dedicando a refinar a membrana e otimizar seu desempenho. Os próximos passos incluirão integrá-la a protótipos de placas frias, componentes planos instalados em chips como CPUs e GPUs para dissipar o calor. E o time de pesquisadores está tão otimista que já criou uma empresa para comercializar a tecnologia.

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