Yapay zeka ve bulut bilişim hizmetlerine olan talebin sürekli artmasıyla birlikte, veri merkezleri giderek daha büyük, daha fazla ve daha fazla enerji tüketen yapılar haline geliyor. Sunucular, depolama cihazları ve diğer bilişim teknolojisi ekipmanlarının yoğun kullanımı, veri işleme, analiz ve iletim süreçlerinde önemli bir enerji yükü oluşturuyor. Nitekim, son yıllarda sunucu enerji tüketiminde büyük bir artış yaşandığı ve bu trendin gelecekte de devam edeceği öngörülüyor.
Ancak enerji tüketiminin sadece bilişim ekipmanlarıyla sınırlı olmadığını belirtmek gerek. Veri merkezlerinin enerji harcamasının neredeyse yarısı, soğutma ve yardımcı faaliyetlerden kaynaklanıyor. Bu noktada, mühendisler enerji verimliliğini artırmak için yenilikçi bir soğutma sistemi geliştirdiler: Bilgisayar çiplerine takılan, dışa doğru sivri uçları olan saf bakır bir soğuk plaka.
Bu yenilikçi tasarımın geliştirilmesinde yapay zekadan da faydalanıldığı bilgisi dikkat çekiyor. Peki, bu yeni sistem nasıl çalışıyor?
Bilgisayar çiplerini soğutmak için son yarım asırdır hava dolaşımı yaygın olarak kullanılıyor. Ancak modern bilgisayar çiplerinin artan gücüyle birlikte daha fazla ısı üretmesi, hava dolaşımının bu ısıyı uzaklaştırmada yetersiz kalmasına neden oluyor. Bu nedenle, havadan daha yoğun olan sıvı soğutucuların dolaştırılması, aşırı ısınmayı önlemede daha etkili bir çözüm sunabilir.
Illinois Üniversitesi'nden mekanik mühendisi Behnood Bazmi'nin belirttiği gibi, "Soğutma, bilgisayar çipi tasarımındaki darboğazdır." Bu soruna çözüm bulmak amacıyla, üniversite mühendisleri bir üretim firmasıyla iş birliği yaparak bilgisayar çiplerine doğrudan uygulanan bakır plakalardan oluşan yeni bir soğutma sistemi geliştirdiler.
Bu plakalar, dolaşan soğutucu ile teması artırmak ve ısı transfer verimliliğini yükseltmek için dışa doğru çıkıntılara yani 'kanatçıklara' sahip. Geleneksel soğuk plakaların genellikle dikdörtgen veya koni gibi basit şekilli kanatçıklar kullandığı durumlarda, bu yeni tasarımdaki kanatçıklar daha geniş bir yüzey alanı sağlamak amacıyla sivri ve tırtıklı kenarlara sahip.
Mühendisler, daha verimli ısı transferi sağlayan şekiller tasarlamak için topoloji optimizasyonu adı verilen bir tekniği kullanmışlar. Bu teknik, temel bir dikdörtgenle başlayıp, matematiksel bir algoritma aracılığıyla şekli birçok tekrarla değiştiriyor. Her seferinde soğutma özellikleri ve sıvı pompalamak için gereken enerji hesaplanıyor ve sanal deneme yanılma yoluyla iyileştiriliyor. Bu yöntem, ısıl performansın maksimize edilmesini ve pompa gücünün minimize edilmesini sağlayan optimum bir tasarım ortaya çıkarıyor.
Ancak bu tasarım, üretim açısından da bazı zorluklar barındırıyor. Karmaşık şekilli kanatçıkların üretimi daha zorlu olabiliyor. Ayrıca, saf bakırın yüksek termal iletkenliğe sahip olmasına rağmen, geleneksel üretim yöntemleriyle işlenmesi kolay olmuyor. Bu nedenle, daha önceki soğuk plaka tasarımları daha az elverişli termal özelliklere sahip alüminyum alaşımı veya paslanmaz çelikten yapılıyordu.
Bu sorunu aşmak için araştırmacılar, gelişmekte olan bir teknik olan elektrokimyasal katkılı imalat (ECAM) yöntemini kullanarak saf bakır soğuk plakalar üretmişlerdir. Bu yöntem, malzemeleri istenen şekle getirmek için onları yontarak değil, katmanlar halinde malzeme ekleyerek üretim yapar. ECAM, bakırı eritmek yerine elektrokimyasal kaplama kullanarak bakır plakaları katman katman inşa eder.
Bu yeni yöntemle üretilen saf bakır plakalar, sivri ve tırtıklı kanatçıklarıyla önemli iki soruna çözüm sunuyor. Araştırmacılara göre, bu plakalar geleneksel plakalara kıyasla %32'ye kadar daha iyi soğutma sağlayabiliyor. Ayrıca, aynı seviyede soğutma sağlarken basınç düşüşünü %68'e kadar azaltabiliyorlar.
Araştırmacılar, bu soğuk plaka teknolojisinin gelecekteki yüksek yoğunluklu, yeni nesil veri merkezlerinde kullanılmasıyla soğutma maliyetlerinin toplam enerji kullanımının sadece %1.1'ine düşürülebileceğini tahmin ediyorlar. Karşılaştırma yapmak gerekirse, geleneksel hava soğutma yöntemleri şu anda bir veri merkezinin enerji kullanımının yaklaşık %30'unu oluşturuyor.
Bu teknoloji, veri merkezleriyle sınırlı kalmayıp, elektronik uygulamaların ötesinde farklı ölçeklerdeki birçok soğutma zorluğuna da uygulanabilecek bir potansiyele sahip.
