Anunciado novo sistema de arrefecimento mais eficaz para chips de IA

Os chips utilizados em centros de dados para executar os mais recentes avanços em Inteligência Artificial (IA) geram muito mais calor do que as gerações anteriores de silício. Perante a crescente procura por IA e os novos designs de chips, a tecnologia de arrefecimento atual poderá limitar o progresso dentro de poucos anos, explica a Microsoft em comunicado.

Para ajudar a resolver este problema, a Microsoft testou, com sucesso, um novo sistema de arrefecimento que remove o calor até três vezes melhor do que as placas frias, uma tecnologia avançada de arrefecimento amplamente utilizada atualmente. Este sistema recorre à microfluídica, uma técnica que conduz o líquido refrigerante diretamente para o interior do silício, onde o calor é gerado.

Canais microscópicos são gravados na parte traseira do chip de silício, criando sulcos que permitem ao líquido refrigerante fluir diretamente sobre o chip e remover o calor de forma mais eficiente. A equipa também utilizou IA para identificar as assinaturas térmicas únicas de cada chip e direcionar o refrigerante com maior precisão.

Os investigadores afirmam que a microfluídica poderá aumentar a eficiência e melhorar a sustentabilidade dos chips de IA da próxima geração. Atualmente, a maioria das GPU em funcionamento nos centros de dados são arrefecidas com placas frias, que estão separadas da fonte de calor por várias camadas, limitando a quantidade de calor que conseguem dissipar.

À medida que cada nova geração de chips de IA se torna mais potente, gera também mais calor. “Se continuarmos a depender fortemente da tecnologia tradicional de placas frias, ficamos bloqueados” dentro de cinco anos, afirma Sashi Majety, gestora sénior de programas técnicos na área de Operações e Inovação na Cloud da Microsoft, em comunicado.

Os testes em laboratório revelaram que a microfluídica teve um desempenho até três vezes superior ao das placas frias na remoção de calor, dependendo das cargas de trabalho e das configurações envolvidas. A microfluídica também reduziu em 65% o aumento máximo de temperatura do silício dentro da GPU, embora este valor varie consoante o tipo de chip. A equipa acredita que esta tecnologia de arrefecimento avançada melhorará também a eficácia do uso de energia (PUE).

A microfluídica não é um conceito novo, mas torná-la funcional tem sido um desafio para o setor. “O pensamento sistémico é crucial no desenvolvimento de tecnologias como a microfluídica. É necessário compreender as interações entre sistemas — silício, refrigerante, servidor e centro de dados — para tirar o máximo partido da tecnologia”, explica Husam Alissa, diretor de tecnologia de sistemas na área de Operações e Inovação na Cloud da Microsoft.

A microfluídica exige mais do que um design inovador de canais. É um desafio de engenharia complexo, pelo que foi necessário garantir que os canais fossem suficientemente profundos para permitir a circulação adequada do líquido refrigerante sem obstruções, mas não tão profundos que enfraquecessem o silício ao ponto de se partir, tendo a equipa produzido quatro iterações de design no último ano.

A microfluídica exigiu também o desenvolvimento de um encapsulamento estanque para o chip, a formulação do melhor refrigerante, a experimentação de diferentes métodos de gravação e a criação de um processo passo a passo para integrar a gravação na produção dos chips.

Como próximo passo, a Microsoft continua a investigar como integrar o arrefecimento microfluídico nas futuras gerações dos seus chips proprietários e continuará também a colaborar com parceiros de fabrico e silício para levar a microfluídica à produção em larga escala nos seus centros de dados.