Увеличение мощности и плотности чипов усугубило проблему перегрева, побудив инженеров искать альтернативные традиционным методам охлаждения способы. Стартап Maxwell Labs, совместно работающий с исследователями из Sandia National Labs, предложил необычное решение: использовать лазеры для точечного отвода тепла и последующего преобразования его в электричество.
Технология основана на пластинах из арсенида галлия (GaAs), которые устанавливают на наиболее нагретых зонах процессора. Лазерный луч определённой длины волны не нагревает, а охлаждает эти пластины. Этот парадоксальный эффект, открытый учёными Института Нильса Бора в 2012 году, обусловлен особенностями взаимодействия фотонов с кристаллической структурой GaAs.
На поверхности пластин расположены микронные узоры, направляющие лазерные лучи в зоны перегрева, обеспечивая эффективное локальное охлаждение. В Maxwell Labs отмечают, что система не только снижает температуру чипа, но и захватывает часть удаляемого тепла, преобразуя его в электричество за счёт переизлучения фотонов. Это может повысить общую энергоэффективность систем, в частности, в ЦОДах и высокопроизводительных вычислениях.
Майк Карпе, сооснователь и директор по развитию Maxwell Labs, подчеркнул: успех проекта даст не только возможность сократить энергопотребление, но и повысит производительность процессоров до высот, ранее признанных недостижимыми.
Внедрение технологии будет сопровождаться серьезными трудностями. Производство сверхчистого GaAs остается чрезвычайно сложным и дорогим процессом. Кроме того, интеграция арсенид-галлиевых компонентов с кремниевыми чипами потребует передовых методов сборки, таких как гибридное склеивание и TSV-соединения. Метод лазерного охлаждения пока проверен только в симуляциях — физические испытания запланированы на осень 2025 года.
Преодоление Maxwell Labs технических барьеров позволит спроектировать процессоры с повышенной теплоэффективностью и энергосбережением. Технология уже заинтересовала крупных участников рынка полупроводников, но её массовое внедрение займёт не менее трёх лет.