3D baskılı bakır soğutma, data merkezlerini dönüştürebilir

Yapay zekâ sistemlerinin süratle büyümesiyle birlikte data merkezlerinin güç muhtaçlığı da gibisi görülmemiş düzeylere ulaştı. 2025 yılı prestijiyle dünya genelindeki bilgi merkezlerinin toplam elektrik tüketiminin 485 TWh düzeyine çıktığı belirtilirken, bunun yaklaşık yüzde 30’unun sırf soğutma sistemleri için harcandığı hesaplanıyor. Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni 3D baskılı bakır soğutma teknolojisi ise bu tabloyu değiştirebilecek potansiyele sahip. Araştırma takımı, optimize edilmiş sıvı soğutma sistemlerinin data merkezlerindeki soğutma kaynaklı güç kullanımını yüzde 30 düzeyinden yaklaşık yüzde 1,1’e kadar indirebileceğini öne sürüyor.

Topoloji optimizasyonlu bakır plakalar klasik soğutmayı geride bırakıyor

Modern bilgi merkezlerinde kullanılan işlemciler artık sadece yüksek performans üretmekle kalmıyor, birebir vakitte önemli ölçüde ısı ortaya çıkarıyor. Bilhassa yapay zekâ hızlandırıcıları, klasik hava soğutma tahlillerinin sonlarını zorlayan bir yoğunlukta çalışıyor. NVIDIA GB200 gibi yeni jenerasyon işlemcilerin 1200 watt güç tüketmesi, birebir düzeyde ısı üretmeleri manasına geliyor. Bu durum, data merkezlerinde güç tüketiminin kıymetli kısmının direkt hesaplamaya değil oluşan ısının uzaklaştırılmasına gitmesine neden oluyor.

Araştırmacıların geliştirdiği sistem, direkt çip soğutma yaklaşımını daha verimli hale getirmeyi hedefliyor. Klâsik sıvı soğutma plakalarında çoklukla üretim kolaylığı ön planda tutulurken, yeni prosedürde matematiksel optimizasyon algoritmaları kullanılarak çok daha karmaşık mikro kanal geometrileri oluşturuluyor. Bu yapıların temel hedefi, çipten alınan ısıyı azamî düzeyde sıvıya aktarırken pompalama için gereken enerjiyi asgarî düzeye çekmek. Günlük hayatta bir araba radyatörünün motor sıcaklığını dengelemesine misal halde çalışan sistem, mikro ölçekte çok daha hassas bir termal idare gerçekleştiriyor.

Bu yeni yaklaşımın en dikkat cazip taraflarından biri ise kullanılan üretim prosedürü oldu. Araştırma grubu, elektrokimyasal eklemeli üretim yani ECAM adı verilen gelişmiş bir 3D baskı tekniği tercih etti. Klâsik üretim usulleriyle işlenmesi güç olan saf bakır, yüksek ısı iletkenliği sayesinde termal sistemlerde uzun müddettir tercih edilen bir gereç olarak biliniyor. Lakin bakırın karmaşık geometrilerde üretimi önemli mühendislik problemleri yaratıyordu. ECAM usulü sayesinde araştırmacılar, insan saçından daha ince olan 30 ila 50 mikrometre aralığında ayrıntılara sahip bakır yapılar üretmeyi başardı.

Elde edilen sonuçlar, mevcut sıvı soğutma sistemlerine nazaran kayda paha gelişmeler ortaya koyuyor. Optimize edilmiş bakır soğutma plakalarının, klâsik modellere kıyasla yüzde 32’ye kadar daha iyi termal performans sunduğu belirtiliyor. Bunun yanında sistem içindeki basınç düşüşünün yüzde 68 oranında azalması, sıvının dolaştırılması için gereken pompalama gücünün önemli biçimde düşmesini sağlıyor.

Yapay zekâ bilgi merkezlerinin ulaştığı ölçek düşünüldüğünde bu çeşit verimlilik artışları direkt global güç tüketimine tesir edebilir. xAI’nin Colossus 1 data merkezi üzere yüz binlerce GPU barındıran tesislerde oluşan ısı ölçüsü artık klasik prosedürlerle yönetilmesi güç düzeylere ulaşıyor. Araştırmacılar, klasik hava soğutmalı 1 GW ölçekli bir bilgi merkezinin sadece soğutma altyapısı için yaklaşık 550 MW ek güç gerektirebildiğini belirtiyor. Yeni jenerasyon optimize edilmiş sıvı soğutma yaklaşımında ise bu gereksinimin yaklaşık 11 MW düzeyine kadar düşebileceği hesaplanıyor.

Araştırmanın dikkat çeken taraflarından biri de teknolojinin sadece bilgi merkezleriyle hudutlu görülmemesi oldu. Grup, geliştirdikleri topoloji optimizasyonu ve üretim yaklaşımının farklı elektronik sistemlere, güç elektroniğine ve yüksek yoğunluklu endüstriyel uygulamalara da uyarlanabileceğini düşünüyor. Bilhassa yapay zekâ süreç yüklerinin artmaya devam ettiği bir devirde, güç tüketimini düşüren her yeni teknoloji kesimde rekabet avantajı yaratma potansiyeli taşıyor. Şayet bu sistemler gerçek hiper ölçekli data merkezlerinde de laboratuvar sonuçlarına yakın performans gösterebilirse önümüzdeki yıllarda data merkezi dizaynlarında hava soğutmadan sıvı tabanlı bakır mikro kanal mimarilerine hakikat hızlanan bir geçiş yaşanabilir.

Kaynak : Donanimhaber