Laserkühlung senkt Stromverbrauch in Servern
Sandia National Laboratories und Maxwell Labs reduzieren Wärme und steigern Leistung deutlich
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Schematische Darstellung der hocheffektiven Laserkühlung (Illustration: mxllabs.com) |
Albuquerque/Saint Paul/Aachen (pte025/14.04.2025/11:30)
Forscher der Sandia National Laboratories wollen zusammen mit Kollegen des Start-ups Maxwell Labs die Laserkühlung zur Senkung des Energieverbrauchs von Rechenzentren nutzen. Statt mit Wasser oder Luft sollen die Mikroprozessoren in den unzähligen Servern künftig mit Laserstrahlen gekühlt werden. Da dieses Verfahren effektiver ist, lässt sich trotz des geringeren Stromverbrauchs die Rechenleistung erhöhen. Denn kühle Chips rechnen schneller als heiße.
Hoher Stromverbrauch
Rechenzentren verbrauchen derzeit mehr als 1,5 Prozent des weltweit produzierten Stroms. 2030 werden es vor allem wegen Künstlicher Intelligenz und Kryptowährungen schon fünf Prozent sein, schätzen Experten der Unternehmensberatung McKinsey.
Die Kühlung von Gasen per Laser lässt sich relativ anschaulich erklären. Der Strahl wirkt entgegen der Bewegung der heißen Moleküle und bremst diese ab. Das ist vergleichbar mit einer rollenden Billardkugel, die mit einer entgegengesetzt sich bewegenden Kugel zusammenstößt. Stimmen beide Geschwindigkeiten überein, bleiben sie nach dem Zusammenprall ruhig liegen.
Photonische Kühlplatte
Das Prinzip funktioniert auch mit Feststoffen, wobei eine photonische Kühlplatte zum Einsatz kommt, die aus dem Halbleitermaterial Galliumarsenid besteht und weniger als einen Millimeter dick ist. Ein feiner Laserstrahl mit einer ganz bestimmten Frequenz wird auf diese Platte abgefeuert. Er bremst die Molekularbewegungen ab. Die Platte kühlt ab. Das wollen die Forscher nutzen, um Mikroprozessoren und andere Halbleiter-Bauelemente die Wärme zu entziehen.
Da Laserlicht Verunreinigungen erhitzt und so den Kühleffekt zunichte machen würde, muss die Kühlplatte aus extrem reinen, dünnen Galliumarsenid-Schichten bestehen. "Genau das zu erreichen, ist unsere Stärke", so Sandia-Physiker Raktim Sarma. Das gelinge mittels Molekularstrahlepitaxie, bei der die Schichten Molekül für Molekül auf einer Unterlage abgeschieden werden.
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