人工智能（AI）的不断发展，正在将数据中心冷却系统推向极限。
在这些庞大的计算设施中，密集排列的服务器会产生大量热量，需要采用工业级冷却解决方案，部分区域的临界温度甚至超过 100°F (37.8°C)。随着 AI 工作负载继续呈指数级增长，传统的冷却方法已难以满足不断增长的散热需求。
挑战将变得更加艰巨。高盛的行业分析师预测，到 2030 年，数据中心的电力需求将激增 160%。这场迫在眉睫的能源危机迫使工程师和研究人员争先恐后地开发更高效的冷却解决方案，以免现有基础设施达到极限。
德克萨斯大学奥斯汀分校的一项突破性创新即将问世 。他们的研究团队设计了一种先进的数据中心冷却解决方案，可以彻底改变我们管理这些数字强国的热量的方式。这种新型热界面材料不仅略微改进了现有解决方案，还打破了之前的性能基准，冷却效率比目前的商业技术高出 72%。
秘诀在于通过复杂的机械化学工艺将液态金属 Galinstan 与陶瓷氮化铝巧妙地结合在一起。这种创新的数据中心冷却方法可以将整体设施能耗降低 5%，代表着运营效率和环境可持续性的重大突破。
“能源密集型数据中心和其他大型电子系统的冷却基础设施的耗电量正在急剧上升，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所的教授余桂华解释道。
“这种趋势不会很快消失，因此开发新方法至关重要，就像我们创造的材料一样，以实现千瓦级甚至更高功率运行的设备的有效和可持续的冷却。”
这次突破的时机再关键不过了。高盛还估计，仅人工智能应用一项就有望在 2023 年至 2030 年期间每年增加 200 太瓦时的数据中心电力消耗。目前，冷却占数据中心能源使用量的约 40%（相当于每年 8 太瓦时），对更高效冷却解决方案的需求从未如此迫切。
新型热界面材料的性能尤其令人印象深刻。它仅从 16 平方厘米的面积上就能去除 2,760 瓦的热量。这种卓越的能力可以将冷却泵的能量需求降低 65%，解决了整个电子产品冷却难题中的一个重要部分。
当该创新在整个行业实施时，它可以减少数据中心的总能源使用量 5% – 大大改善环境影响和运营成本。
主要作者吴凯强调了这一进展的广泛影响：“这一突破使我们更接近实现理论预测的理想性能，为高功率电子设备提供更可持续的冷却解决方案。我们的材料可以在数据中心到航空航天等能源密集型应用中实现可持续冷却，为更高效、更环保的技术铺平道路。”
研究团队通过利用专门的机械化学工艺实现了这一突破，该工艺使液态金属和氮化铝以高度可控的方式混合。这种精确的工程设计创造了梯度界面，大大提高了传热效率，弥合了理论冷却潜力与实际性能之间长期存在的差距。
虽然目前的测试是在小型实验室设备上进行的，但研究团队正在积极扩大材料合成规模，并与数据中心合作伙伴一起准备样品进行测试。下一阶段对于验证该技术在实际应用中的有效性及其满足人工智能和高性能计算基础设施日益增长的冷却需求的潜力至关重要。
这种热界面材料的意义不仅限于提高冷却效率。随着数据中心扩大其 AI 功能和处理能力，这项创新可以推动更紧凑、更节能的设施的开发。这可以大幅节省成本，同时支持推进 AI 技术和其他计算创新所需的数字基础设施的可持续增长。
