El director ejecutivo de Carbice, Baratunde Cola, soñaba con la NFL, en lugar de con los nanotubos de carbono, pero el destino tenía otros planes.

Cola, que fue un futbolista estrella en el instituto de su ciudad natal, Pensacola (Florida), se matriculó en la Universidad de Vanderbilt, en Tennessee, decidido a ganarse un puesto en el draft de la NFL desempeñando un papel protagonista en el equipo universitario, los Vanderbilt Commodores.

«Fui a la universidad con una beca parcial de ingeniería con la idea de conseguir una beca de fútbol», recuerda. «Era un jugador bastante bueno, pero el día antes de reunirme con el entrenador para hablar de la beca, me rompí el ligamento cruzado anterior jugando al baloncesto. Tuve que ir a su despacho con muletas, y él me miró y me dijo: "No puedo darte nada"».

Al contar esta historia a DCD, Cola se muestra modesto. A pesar de sufrir una segunda lesión grave en la misma rodilla mientras se recuperaba, consiguió recuperar la forma física y abrirse camino en el equipo, jugando para los Commodores en la Southeastern Conference como fullback titular y, finalmente, consiguiendo esa preciada beca de fútbol americano.

Pero para entonces, ya había decidido tomar un camino diferente. Durante su estancia en la mesa de tratamiento, había centrado sus esfuerzos en la ingeniería mecánica. Hoy en día, dirige Carbice, una empresa que comercializa un «conector» a base de carbono que se puede insertar en los sistemas de refrigeración de los centros de datos entre la placa fría y el hardware del servidor. Al aprovechar la alta conectividad térmica del material, Carbice cree que puede ayudar a los operadores de centros de datos a obtener grandes ahorros gracias a una mayor eficiencia de refrigeración.

Grandes ideas para pequeñas partículas

Como su nombre indica, los nanotubos de carbono son tubos muy pequeños de moléculas de carbono, con un tamaño habitual de entre 0,5 y 2 nanómetros (un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro). Cuando se disponen en láminas, presentan propiedades como una gran resistencia y, lo que es más importante para los fines de Carbice, una alta conductividad térmica.

Gran parte del trabajo sobre su desarrollo se llevó a cabo en la década de 1990 y se atribuye al físico japonés Sumio Iijima, aunque los tubos en sí se descubrieron mucho antes. Cola se enteró de su existencia mientras se recuperaba de su primera lesión de rodilla. «Un profesor de Vanderbilt me habló de los nanotubos y pensé que iban a ser la próxima gran novedad», afirma. «Ese profesor se trasladó a la Universidad de Purdue en 1999 y le dije: "Quiero ir allí a hacer mi doctorado con usted y luego montar un negocio"».

En 2011, con un doctorado en mano, Cola se mudó a Georgia Tech como profesor y fundó Carbice tras recibir una subvención de 20 millones de dólares de la DARPA. El laboratorio del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, famoso por financiar los primeros trabajos sobre tecnologías fundamentales como Internet, el GPS y los vehículos autónomos, había creado un programa para investigar los posibles usos de los nanotubos de carbono, y Carbice fue uno de los beneficiarios. Pero, ¿qué tiene que ver todo esto con los centros de datos?

«Los nanotubos de carbono son probablemente uno de los materiales más investigados en la historia de la humanidad», afirma Cola. «Creo que leí como 100 000 artículos de investigación cuando empezamos Carbice. La frustración ha sido encontrar una aplicación útil. Resulta que el mejor caso de uso es una interfaz en sistemas de refrigeración».

Por interfaz, Cola se refiere al punto en el que lo más caliente del centro de datos, el chip, entra en contacto con lo más frío, la tecnología de refrigeración. En la mayoría de los sistemas, lo normal es utilizar pasta térmica para establecer la conexión entre el procesador y la placa de refrigeración que lo enfría, pero Cola afirma que esto plantea muchos problemas. «No se puede controlar bien la pasta durante la producción —en muchas fábricas, un operario la aplica manualmente sobre la placa de refrigeración— y, cuando se envía, vibra y se desplaza», afirma. «Así que, cuando llega al centro de datos, se puede observar una variación de 15 grados en la temperatura a lo largo de la interfaz, dependiendo de dónde se encuentre la pasta, y eso en un sistema en el que todo lo demás se controla con precisión».

Esto tiene implicaciones negativas, tanto para el rendimiento de los componentes como para la cantidad de energía necesaria para refrigerarlos. Eso no era un gran problema «en 2005, cuando estaba haciendo mi doctorado, porque la potencia de los chips era baja», dice Cola. «Estos problemas no se veían tanto. Pero a medida que aumentó la potencia de los chips, los problemas se hicieron visibles y la gente seguía intentando arreglárselas con soluciones antiguas, algunas de las cuales ni siquiera se habían diseñado originalmente para esta aplicación».

La solución de Carbice, conocida como Ice Pad, resuelve este problema tanto a nivel térmico como mecánico, afirma Cola. Al colocar una lámina de nanotubos sobre el chip, donde estaría la pasta, dice que es mucho más fácil conseguir un rendimiento de refrigeración predecible, lo que da lugar a un sistema más eficiente y rentable.

«La forma en que se fabrican los nanotubos resuelve el problema mecánico, ya que las fibras son verticales y tienen forma de pequeños resortes, lo que significa que pueden estirarse y comprimirse», explica. «Así que si tienes un chip de IA que se mueve como un trampolín —pueden pasar de 100 a 300 micras de curvatura durante un ciclo de funcionamiento normal—, tienes un material que puede moverse con él».

Aunque utiliza una tecnología muy avanzada, el producto de Carabice se basa en algo que se puede encontrar en el cajón de la cocina, junto al film transparente y el papel de horno. «La base es papel de aluminio», explica Cola. «Luego hacemos crecer las fibras de carbono a ambos lados del papel de aluminio que sobresale. El hecho de hacer crecer las fibras a partir del aluminio las hace muy robustas y, gracias a ello, pueden soportar cualquier tipo de flexión dinámica del chip».

El poderío manufacturero de EE. UU.

Trabajar en ciencia de los materiales es un proceso notoriamente lento. Basta con ver la falta de avances en la búsqueda de usos para otro compuesto basado en el carbono, el grafeno, que durante mucho tiempo se ha promocionado como un material milagroso, para darse cuenta de lo difícil que es llevar este tipo de productos al mercado.

En comparación, Carabice parece haber dado pasos importantes en los últimos 15 años. En 2017 recaudó 1,5 millones de dólares en una ronda de financiación inicial y al año siguiente comenzó a enviar productos a clientes, entre los que se encontraban operadores de centros de datos. La empresa también ve el espacio como un gran mercado potencial, y los productos de Carbice han estado en la Estación Espacial Internacional como parte de la misión MISSE-10, que probó el rendimiento de diversos materiales en el espacio.

Más recientemente, ha entrado en el mercado de la tecnología de consumo gracias a una asociación con CyberPowerPC, que permite instalar el Ice Pad como opción premium en ordenadores para juegos.

En 2020, recaudó 20 millones de dólares en financiación de serie A, lo que ayudó a la empresa a construir una planta de fabricación de 69 445 pies cuadrados (6450 m²) en Georgia. Esto le permite producir 30 millones de interfaces al año, cada una de las cuales es lo suficientemente grande como para cubrir una sola GPU.

Cola afirma que esta capacidad de fabricación es clave para la propuesta de Carabice. «Hay cientos de laboratorios en todo el mundo que afirman poder fabricar nanotubos de carbono», afirma. «Pero nadie ha logrado escalar la orientación vertical de los nanotubos de carbono como nosotros».

Las instalaciones también permiten a la empresa caracterizar las interfaces de los chips para encontrar la solución de refrigeración óptima para un servidor concreto, afirma Cola. «Los clientes nos pagan para que realicemos la caracterización por ellos», afirma. «Tenemos chips Nvidia y AMD en nuestro laboratorio, tenemos un servidor H200, tenemos mineros de Bitcoin. Realizamos la cualificación, y esa es una parte fundamental de nuestra propiedad intelectual».

Esto, presumiblemente, también es útil para Carbice a la hora de demostrar que su tecnología es superior a las soluciones de gestión térmica probadas y comprobadas. Cola admite que existe un elemento de «cambio de comportamiento» necesario para los clientes que desean adoptar los nanotubos de carbono, pero afirma que los operadores, y otros proveedores, se están mostrando más abiertos a nuevas soluciones.

«Hace cinco años, siempre le decía al equipo: "Tenemos que enseñar al cliente"», afirma Cola. «Ahora intentamos mostrarles lo que podemos hacer. Nos hemos asociado con grandes integradores de sistemas y, una vez que se puede mostrar a los clientes que empresas conservadoras y de bajo margen como esas están interesadas en nuestra tecnología, las cosas se vuelven más fáciles.

Tenemos relaciones directas con los hiperescaladores, pero los integradores de sistemas van a ser un canal importante para nosotros, porque si quieres un pedido grande de un hiperescalador, va a llegar a través de ellos, que le dirán a su SI que utilice nuestra tecnología».

De hecho, conseguir clientes es ahora fundamental para Carbice, y Cola se muestra optimista y cree que su largo viaje con los nanotubos de carbono está a punto de dar sus frutos.

«A nadie le gusta trabajar con pasta térmica», afirma. «Lo que ofrecemos no es un competidor, es una tecnología sustitutiva. Tenemos esa convicción, y la clave es conseguir algunos clientes importantes, que esperamos poder anunciar en los próximos meses. Ya hemos llegado a un punto en el que nuestros costes son rentables, y ahora solo es cuestión de escala».

Cola concluye que la mayoría de las empresas de materiales «fracasan cuando salen al mercado», pero afirma: «La refrigeración es un gran mercado para nosotros, porque es un problema con el que todo el mundo lucha. Yo no voy a vivir para siempre, pero Carbice es una empresa centenaria, se está construyendo con ese propósito».

Este artículo apareció por primera vez en el suplemento DCD Cooling. Regístrese aquí para leer el suplemento completo de forma gratuita.