Microsoft cree que la solución a la desproporcionada demanda energética para enfriar los centros de datos que sustentan las inteligencias artificiales más potentes reside en aplicar un campo de la física llamado microfluídica. En un reporte reciente, la compañía informó que, al implementar esta técnica, que simula venas dentro de un chip, lograron eliminar hasta tres veces más calor que con métodos convencionales.
La microfluídica estudia y manipula fluidos que fluyen por canales de tamaño micrométrico, combinando conocimientos de física, química e ingeniería. Microsoft usó algunos principios de la microfluídica para fabricar canales microscópicos en los chips de silicio por los cuales fluye líquido refrigerante sin que se necesite de energía extra para su enfriamiento.
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Hasta ahora, los chips más potentes disipan el calor mediante el método de placa fría (cold plate). Este sistema coloca una superficie metálica en contacto directo con el microprocesador para extraer el calor usando un líquido refrigerante. Aunque funciona bien térmicamente y permite operar casi a 70°C, necesita bombeo activo, radiadores e incluso ventiladores, lo que genera un consumo eléctrico considerable.
Para Sashi Majety, gerente senior de programas técnicos para operaciones e innovación en la nube de Microsoft, quien ocupe el método de la placa fría en centros de datos por los próximos años, quedará atascado en un cuello de botella energético. El problema no puede evadirse más pues la tecnología que permite la IA genera mucho más calor que los centros computacionales convencionales y, por tanto, el gasto de energía solo seguirá aumentando.
El refrigerante que fluye por las venas del chip
Microsoft asegura que, a partir de pruebas en laboratorio, el método de microcanales en chips elimina el calor hasta tres veces mejor, aunque el rendimiento varía según la carga del procesador y la configuración. Según el comunicado, lograron reducir hasta un 65% la temperatura del silicio en una Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU)
“Con todas esas capas de aislamiento eliminadas y el refrigerante tocando directamente el silicio caliente, el refrigerante no necesita estar tan frío para hacer su trabajo. Eso ahorraría energía que no será necesaria para enfriar el refrigerante, al tiempo que haría un mejor trabajo que las placas frías actuales”, menciona la empresa en su blog.
El éxito de los chips con microcanales depende del análisis previo del material mediante inteligencia artificial (IA). Microsoft colaboró con la startup Corintis, especializada en IA, para diseñar un sistema que enfríe eficazmente los puntos que suelen calentarse más en un chip. La compañía compara el patrón final con las venas de una hoja o las alas de una mariposa. Además, optimizaron la fórmula del refrigerante, variaron los grosores de grabado y diseñaron el orden de fabricación.
Esta arquitectura abre la puerta a nuevas generaciones de chips. Microsoft anticipa que la microfluídica facilitará la creación de microprocesadores tridimensionales, el apilamiento de varias láminas para aumentar la potencia de cómputo y la incorporación de más núcleos. Así, la microfluídica reducirá la generación de calor sin aumentar el consumo energético.
