تُحرز مايكروسوفت تقدمًا في طريقة جديدة لتبريد الرقائق الدقيقة، والتي تقول إنها قد تؤدي إلى مراكز بيانات أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة مستقبلًا. تُعرف هذه الطريقة باسم "الموائع الدقيقة" (microfluidics) وتتضمن تدفق سائل التبريد مباشرة إلى السيليكون.
بعد اختبارات معملية، وجدت مايكروسوفت أن هذه الاستراتيجية يمكنها إزالة الحرارة بكفاءة تصل إلى ثلاثة أضعاف أفضل من الألواح الباردة المستخدمة حاليًا في مراكز البيانات. أعلنت الشركة هذا الأسبوع أنها تمكنت من تطوير نظام تبريد بالموائع الدقيقة لخادم يدير خدمات أساسية لاجتماع مايكروسوفت تيمز (Microsoft Teams) محاكى.
إذا تمكنوا من تحقيق نفس النجاح خارج المختبر، يمكن لتقنية الموائع الدقيقة أن تقلل من كمية الطاقة اللازمة لتبريد مركز البيانات. كما يمكن أن تؤدي إلى رقائق أكثر قوة قد تواجه أنظمة التبريد الحالية صعوبة في منعها من السخونة الزائدة. ومع ذلك، لا يزال هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على مدى تأثير هذه التكنولوجيا الجديدة في العالم الحقيقي في نهاية المطاف.
يمكن أن يؤدي ذلك إلى رقائق أكثر قوة قد تواجه أنظمة التبريد الحالية صعوبة في منعها من السخونة الزائدة
مقارنة بمراكز البيانات القديمة، فإن الجيل القادم الذي يتم بناؤه لتدريب وتشغيل نماذج الذكاء الاصطناعي الجديدة يضم رقائق أكثر قوة. لا تستهلك وحدات معالجة الرسوميات (GPUs) هذه الكثير من الطاقة فحسب، بل تصبح أيضًا شديدة السخونة. ويُعد الحفاظ على برودتها تحديًا لا يؤثر على الأداء فحسب، بل يجعل مراكز البيانات تستهلك المزيد من الطاقة.
عادةً، قد يستخدم مركز البيانات مراوح لتمرير الهواء البارد فوق الرقاقة. وتتضمن تقنية أكثر تقدمًا تستخدمها مايكروسوفت للرقائق عالية الطاقة ألواحًا باردة مصنوعة من النحاس يتدفق السائل عبرها. عند وضع هذا اللوح فوق الرقاقة، فإنه يزيل الحرارة.
مع التبريد بالموائع الدقيقة، يتدفق السائل عبر قنوات محفورة على الجزء الخلفي من الرقاقة. تكمن الحيلة في التأكد من أن القنوات، التي يبلغ عرضها تقريبًا عرض شعرة الإنسان، عميقة بما يكفي لمنع الانسداد ولكن ليست عميقة جدًا لدرجة أن تصبح الرقاقة أكثر عرضة للكسر. تقول مايكروسوفت إنها استخدمت الذكاء الاصطناعي لتحديد مكان توجيه سائل التبريد إلى الرقاقة لتبريدها بأكثر الطرق كفاءة. كما أن التصميمات المحفورة مستوحاة من الطبيعة محاكية أنماط عروق الأوراق، على سبيل المثال التي أظهرت بالفعل مدى فعاليتها في توزيع الماء والموارد. وباستخدام الموائع الدقيقة، وثقت مايكروسوفت انخفاضًا بنسبة 65 بالمائة في الحد الأقصى لارتفاع درجة حرارة سيليكون وحدة معالجة الرسوميات (GPU).
تتمثل ميزة الموائع الدقيقة في أنها توصل السائل مباشرة إلى الرقاقة، مما يلغي الحاجة إلى طبقات واقية من المواد بين الرقاقة وسائل التبريد عند استخدام الألواح الباردة. كل طبقة، مثل البطانية، تحتفظ ببعض الحرارة، وبالتالي يحتاج سائل التبريد إلى البقاء أكثر برودة ليعمل جيدًا داخل الألواح الباردة. يتدفق السائل البارد إلى اللوح؛ ويخرج السائل الساخن ويحتاج إلى التبريد مرة أخرى. مع الموائع الدقيقة، لا يحتاج سائل التبريد إلى التبريد إلى درجة حرارة منخفضة جدًا، مما يحافظ على الطاقة.
يمكن للموائع الدقيقة أيضًا أن تسمح لمركز البيانات بالتعامل مع ذروات الطلب بكفاءة أكبر. فمكالمات تيمز (Teams) تبدأ عادة كل ساعة أو نصف ساعة، كما تضرب مايكروسوفت مثالاً. للتعامل مع هذه الارتفاعات في الطلب، قد يضطرون إلى تثبيت المزيد من الخوادم لتوفر سعة كافية حتى لو لم يتم استخدامها طوال الوقت. البديل سيكون السماح للخوادم الموجودة بالعمل بجهد إضافي، وهو ما يسمى "رفع تردد التشغيل" (overclocking) ولكن ذلك قد يؤدي إلى السخونة الزائدة وتلف الرقاقة. التبريد بالموائع الدقيقة، نظرًا لأنه أكثر كفاءة، يمكن أن يسمح بمزيد من رفع تردد التشغيل دون نفس خطر ذوبان الرقاقة.
نظريًا، إذا تمكنت الخوادم من العمل بجهد أكبر مما تفعله الآن دون ذوبان الرقائق، فقد لا يحتاج مركز البيانات إلى عدد كبير منها. ومن خلال تقليل مخاطر السخونة الزائدة، يمكن للموائع الدقيقة أيضًا أن تسمح بتكديس الخوادم بشكل أكثر إحكامًا داخل مركز بيانات واحد. يمكن أن يقلل ذلك من التكاليف، المادية والبيئية، لضرورة بناء منشآت إضافية.
يمكن أن تكون كل هذه الفوائد أساسية للرقائق الدقيقة من الجيل التالي، والتي يُتوقع أن تصبح قوية جدًا لدرجة أن الألواح الباردة قد لا تكون كافية. تقول مايكروسوفت إن الموائع الدقيقة يمكن أن تمكن أيضًا من بناء بنية رقائق ثلاثية الأبعاد. ستكون الرقائق ثلاثية الأبعاد أقوى بكثير من التصميمات شبه المسطحة الحالية، لكن الحرارة كانت عقبة أمام تحقيق ذلك. ومع الموائع الدقيقة، ومع ذلك، هناك إمكانية لتدفق سائل التبريد عبر الرقاقة.
يمكن أن تكون الكفاءة سيفًا ذا حدين أيضًا
ليس لدى مايكروسوفت جدول زمني لموعد حدوث كل هذا. بعد المزيد من الاختبارات المعملية، يأتي التحدي المتمثل في معرفة كيفية إجراء التغييرات اللازمة في الأجهزة وسلسلة التوريد للسماح بتقنية الموائع الدقيقة على سبيل المثال، في أي مرحلة من عملية التصنيع سيتم حفر الأخاديد في الرقائق؟ لحسن الحظ، يمكنهم استخدام نفس نوع سائل التبريد، وهو مزيج من الماء والبروبيلين جلايكول، المستخدم اليوم في الألواح الباردة.
