A medida que aumentan las temperaturas de los chips y la densidad de los racks, una gran cantidad de empresas se han presentado para presentar su visión del futuro.
Las demandas de refrigeración de la inteligencia artificial y otras cargas de trabajo de alta densidad han superado las capacidades de los sistemas de aire, requiriendo algún tipo de refrigeración líquida.
"Cuando pensamos en el panorama de la refrigeración líquida, vemos tres categorías técnicas diferentes", explicó el director ejecutivo de JetCool, Bernie Malouin.
“Existe una inmersión monofásica, sumergida en el aceite. Y eso es interesante, pero existen algunas limitaciones en la potencia del chip: durante mucho tiempo, han estado estancados en 400W. Hay algunos que están tratando de mejorar un poco eso, pero no tanto como se necesita”.
La segunda categoría son los dieléctricos de dos fases: “Vemos aquellos que manejan procesadores [de punto de diseño térmico (TDP)] más altos, por lo que pueden llegar a 900-1000W. Son tecnológicamente aptos para el futuro de la informática, pero se ven frenados por los productos químicos”.
Muchas soluciones de dos fases utilizan sustancias perfluoroalquilas (PFAS), también conocidas como sustancias químicas permanentes, que están relacionadas con riesgos para la salud humana y enfrentan restricciones en Estados Unidos y Europa. Empresas como ZutaCore se han comprometido a cambiar a otras soluciones para 2026, pero la medida ha resultado lenta.
"Es una preocupación para muchos de nuestros clientes; en cambio, acuden a nosotros porque les preocupa la seguridad de esos fluidos", dijo Malouin. "Están preocupados por la disponibilidad continua de esos fluidos."
Y luego está la tercera categoría: placas frías de refrigeración líquida directa (DLC). "Somos uno de ellos", dijo Malouin. "Hay otros."
Las placas frías DLC son una de las formas más antiguas de refrigeración líquida de TI: simplemente transportan líquido frío a placas metálicas montadas directamente sobre los componentes más calientes. Han sido utilizados durante mucho tiempo por la comunidad informática de alto rendimiento, pero JetCool cree que es necesario actualizar el concepto.
En lugar de hacer pasar fluido sobre una superficie, sus chorros de enfriamiento dirigen el fluido directamente a la superficie de un chip. "Tenemos estos conjuntos de mil pequeños chorros de fluido y trabajamos directamente con los principales fabricantes de chips (Intel, AMD, Nvidias) y diseñamos inteligentemente estos chorros para alinearlos con el lugar donde se encuentran las fuentes de calor en un procesador determinado".
En lugar de tratar todo el chip como un todo con un requisito de enfriamiento singular, el enfoque de enfriamiento microconvectivo "intenta equilibrar las cargas de calor dispares, los requisitos térmicos dispares de ciertas partes de esa pila de chips", dijo Malouin.
"Cuando empiezas a pensar en paquetes realmente integrados, los núcleos mismos podrían funcionar a una temperatura un poco más alta, pero entonces podrías tener secciones de memoria de gran ancho de banda (HBM) que no consumen tanta energía, pero tienen un límite de temperatura más bajo."
En lugar de intentar diseñar para núcleos de alta potencia y HBM sensibles a la temperatura, cada sección se puede enfriar a un ritmo ligeramente diferente. "Esto le permite desacoplar esas cosas y le permite tener un enfriamiento de precisión donde lo necesita", dijo Malouin.
Si bien Malouin cree que la refrigeración líquida a nivel de instalaciones es el futuro de los centros de datos, la compañía también tiene un sistema autónomo para aquellos que buscan sumergirse en aguas más frías, con una asociación con Dell centrada en implementaciones de doble socket.
Dos pequeños módulos de bombeo proporcionan la circulación del fluido y un intercambiador de calor de aire expulsa calor al otro extremo del sistema Smart Plate.
"Cuando agregamos estas bombas, se agrega algo de consumo eléctrico, pero no es necesario que los ventiladores funcionen con tanta fuerza, por lo que son entre 15 y 20 decibeles más silenciosos, y en términos netos, extraemos alrededor de 100 W por servidor después Hemos quitado la penalización a las bombas", afirmó Malouin.
"Cuando se llega a 10 bastidores o más, pasar al nivel de instalación tiene más sentido", dijo. Cuando se le preguntó sobre la temperatura de entrada preferida, Malouin dijo que el sistema era flexible, pero añadió que "en realidad nos gustan mucho los fluidos calientes".
"Hoy tenemos instalaciones que nos suministran temperaturas de enfriamiento de entrada de 60°C (140°F) y más. Y todavía estamos enfriando esos dispositivos bajo carga completa". Eso no es común todavía, pero Malouin cree que las aguas más cálidas ganarán popularidad en lugares como Europa debido al potencial de reutilización del calor.
De vuelta en EE. UU., la empresa forma parte del proyecto COOLERCHIPS del Departamento de Energía, cuyo objetivo es lograr avances espectaculares en los sistemas de refrigeración de los centros de datos.
El objetivo del premio de más de un millón de dólares de JetCool no es sólo el potencial de refrigeración, sino también un tentador beneficio secundario: "Tenemos casos en los que hemos hecho que el silicio sea intrínsecamente entre un ocho y un 10 por ciento más eficiente desde el punto de vista eléctrico", afirmó Malouin.
"Eso no tiene nada que ver con el uso de energía del sistema de enfriamiento, sino con fugas".
Malouin no se refiere a una fuga del sistema de refrigeración, sino más bien al fenómeno cuántico de las corrientes de fuga de semiconductores que pueden afectar significativamente el rendimiento de un chip.
La historia reciente de la refrigeración de centros de datos ha tendido a asumir que permitir que las temperaturas aumenten más ahorrará energía porque se utiliza menos en refrigeración. Los resultados, incluida la investigación de Jon Summers en el instituto de investigación sueco RISE, encuentran que las corrientes de fuga en el silicio limitan los beneficios de funcionar a mayor temperatura.
"Una gran parte de nuestro esfuerzo COOLERCHIPS es fundamentarlo a través de evidencia científica más rigurosa y extrapolarlo a diferentes entornos para ver dónde se mantiene o dónde no va".
Mirando aún más hacia el futuro, Malouin ve una oportunidad de profundizar en el silicio. “En algunos casos, podría integrarse como una capa incrustada dentro del silicio y luego acoplarla a un sistema externo que reutiliza algo de calor. Cuando pensamos en esto de manera integral, creemos que existe una oportunidad real para un cambio radical en la eficiencia del centro de datos”.
Por ahora, la compañía dice que es capaz de admitir cargas de 900 W de las GPU más grandes de Nvidia y actualmente está enfriando chips "hechos a medida" no revelados que usan 1500 W.
"En última instancia, tendrás que considerar la refrigeración líquida si quieres hacer funcionar no sólo el futuro de la IA generativa, sino también el ahora de la IA generativa".