New laser system that cools chips with microscopic precision/Nuevo sistema láser que enfría los chips con precisión microscópica
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One of the largest expenses, both in energy and water, for data centers is cooling. According to experts, the cooling systems of an average data center can account for between 30% and 55% of total energy consumption, with an average of close to 40%. In addition, they use more than one million liters of water per day to stay cool, equivalent to the water consumption of approximately one hundred thousand homes.
Uno de los mayores gastos, tanto en energía como en agua, de los centros de datos es el dedicado a la refrigeración. Según los expertos, los sistemas de enfriamiento de un centro de datos promedio pueden representar entre el 30% y el 55% del consumo total de energía, con un promedio cercano al 40%. Además de utilizar más de un millón de litros de agua al día para mantenerse fresco, lo que equivale al consumo de agua de aproximadamente cien mil hogares.
But all this could change thanks to a collaboration between Maxwell Labs, Sandia National Laboratories, and the University of New Mexico. Researchers are developing innovative technology that uses lasers to cool hot spots located on high-performance chips, especially in data centers, thereby reducing water and electricity consumption.
Pero todo esto podría cambiar gracias a la colaboración de la empresa Maxwell Labs con los Sandia National Laboratories y la Universidad de Nuevo México. Los investigadores están desarrollando una innovadora tecnología que utiliza láseres para enfriar puntos calientes localizados en los chips de alto rendimiento, especialmente en centros de datos y con ello reducir el consumo de agua y electricidad.
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Instead of cooling the entire chip, the laser system focuses on the microscopic areas that generate the most heat, allowing for more efficient and targeted cooling. The system uses a cold plate made of ultra-pure gallium arsenide. When coherent laser light of a specific wavelength is directed at this plate, a cooling effect occurs. Within the semiconductor of the cold plate, microscopic patterns guide the laser beams precisely toward these hot spots.
En lugar de enfriar todo el chip, el sistema láser se enfoca en las áreas microscópicas que generan más calor, lo que permite un enfriamiento más eficiente y específico. El sistema utiliza una placa fría hecha de arseniuro de galio ultra puro. Cuando se dirige luz láser coherente de una longitud de onda específica a esta placa, se produce un efecto de enfriamiento. Dentro del semiconductor de la placa fría, hay patrones microscópicos que guían los haces de láser con precisión hacia estos puntos calientes.
An interesting feature of this system is that it is capable of recovering the lost energy in the form of heat. This thermal energy is emitted as photons that can be converted back into electrical energy, increasing the overall energy efficiency of computer systems. By keeping chips cooler than traditional cooling systems allow, increased processor performance could be enabled.
Una característica interesante de este sistema es que es capaz de recuperar la energía eliminada en forma de calor. Esta energía térmica se emite como fotones que podrían convertirse nuevamente en energía eléctrica, lo que aumentaría la eficiencia energética general de los sistemas informáticos. Al mantener los chips más fríos de lo que permiten los sistemas de enfriamiento tradicionales, se podría habilitar un mayor rendimiento de los procesadores.
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Furthermore, by preventing chip overheating, their performance is improved and process slowdowns caused by high temperatures are prevented. This also reduces dependence on expensive infrastructure, reducing the carbon footprint of data centers. For now, the primary focus is on high-density processors in data centers, but this technology could have implications for other high-performance electronic devices in the future.
Además, al evitar el sobre calentamiento de los chips, se mejora su rendimiento y se previene la ralentización de procesos causada por altas temperaturas, además de disminuir la dependencia de infraestructuras costosas reduciendo la huella de carbono de los centros de datos. Por el momento, el enfoque principal está en los procesadores de alta densidad en centros de datos, pero esta tecnología podría tener implicaciones para otros dispositivos electrónicos de alto rendimiento en el futuro.
The system is currently in the testing and development phase, with prototypes already demonstrating the ability to cool microscopic points on high-performance chips. This technology is emerging as a complement to current systems, especially useful in artificial intelligence, big data, and blockchain applications, where power density and heat generation are particularly high. If commercialized, it could transform thermal management in the technology industry and open up new possibilities for advanced hardware design.
Por el momento ell sistema está en fase de pruebas y desarrollo, con prototipos que ya han demostrado la capacidad de enfriar puntos microscópicos en chips de alto rendimiento. Esta tecnología se perfila como un complemento a los sistemas actuales, especialmente útil en aplicaciones de inteligencia artificial, big data y blockchain, donde la densidad de potencia y el calor generado son especialmente altos. Si se logra su comercialización, podría transformar la gestión térmica en la industria tecnológica y abrir nuevas posibilidades en el diseño de hardware avanzado.
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https://newatlas.com/physics/laser-cooling-data-centers-photonic/