Com as empresas de tecnologia correndo para construir mais data centers com servidores capazes de executar os modelos de intelig\u00eancia artificial mais recentes, o consumo de eletricidade dessas instala\u00e7\u00f5es est\u00e1 disparando. Mas a maior parte dessa energia n\u00e3o \u00e9 usada na computa\u00e7\u00e3o \u2014 \u00e9 desperdi\u00e7ada de forma literal, transformada em calor que escapa de cada um dos bilh\u00f5es de transistores de um chip moderno. <\/p>\n
\u201cO segredo sujo dos chips \u00e9 que mais da metade de toda a energia \u00e9 perdida como corrente de fuga no n\u00edvel do transistor\u201d, explica R. Martin Roscheisen, engenheiro el\u00e9trico e empreendedor da Diamond Foundry, empresa do sul de S\u00e3o Francisco que fabrica diamantes especializados para uso em eletr\u00f4nicos. <\/p>\n
Esse calor representa um grande desperd\u00edcio energ\u00e9tico, reduz a vida \u00fatil dos chips e os torna menos eficientes \u2014 o que, paradoxalmente, gera ainda mais calor. Por isso, uma das tarefas cr\u00edticas em data centers \u00e9 manter os servidores refrigerados o suficiente para operar sem falhas. <\/p>\n
Diamantes no cora\u00e7\u00e3o da tecnologia<\/p>\n
Roscheisen est\u00e1 entre os engenheiros que buscam incorporar min\u00fasculos fragmentos de diamante sint\u00e9tico nos chips para resfri\u00e1-los. O diamante, al\u00e9m de ser o material mais duro conhecido, \u00e9 excepcionalmente eficiente na transfer\u00eancia de calor. <\/p>\n
\u201cA maioria das pessoas n\u00e3o sabe que o diamante tem as melhores propriedades de condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica entre todos os materiais\u201d, afirma Paul May, f\u00edsico-qu\u00edmico da Universidade de Bristol, na Inglaterra. Segundo ele, o diamante conduz calor v\u00e1rias vezes mais r\u00e1pido do que o cobre \u2014 material comumente usado em dissipadores t\u00e9rmicos. <\/p>\n
Essa condutividade se deve \u00e0 estrutura at\u00f4mica do diamante: cada \u00e1tomo de carbono est\u00e1 fortemente ligado a quatro vizinhos, sem elos fracos em nenhuma dire\u00e7\u00e3o. Essas liga\u00e7\u00f5es robustas transportam as vibra\u00e7\u00f5es que movem o calor de forma eficiente atrav\u00e9s do cristal. <\/p>\n
\u201cJ\u00e1 \u00e9 poss\u00edvel comprar eletr\u00f4nicos de \u00faltima gera\u00e7\u00e3o que utilizam dissipadores de calor de diamante\u201d, diz May. \u201cEm poucos anos, at\u00e9 o processador do seu computador ou celular provavelmente ter\u00e1 um dissipador desse tipo.\u201d <\/p>\n
A corrida pelo chip mais frio<\/p>\n
Nos \u00faltimos anos, a empresa de Roscheisen vem desenvolvendo uma fina camada de diamante dissipador de calor que pode ser fixada na parte traseira das pastilhas de sil\u00edcio onde os chips s\u00e3o constru\u00eddos. Uma vantagem dessa abordagem \u00e9 que essas camadas s\u00e3o feitas de monocristais, mais eficientes na dissipa\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica do que matrizes de cristais. Mas tamb\u00e9m s\u00e3o mais dif\u00edceis \u2014 e caras \u2014 de produzir. <\/p>\n
A Diamond Foundry cria seus diamantes a partir de um g\u00e1s rico em carbono, aquecido at\u00e9 se tornar plasma, induzindo os \u00e1tomos de carbono a se depositarem na configura\u00e7\u00e3o correta. O segredo est\u00e1 em fazer com que cada novo diamante cristalize sobre uma camada j\u00e1 existente e perfeitamente ordenada. Sem essa base, explica a empresa, o processo seria \u201ccomo v\u00e1rias pessoas tentando colocar ladrilhos no ch\u00e3o a partir de lados opostos da sala, encontrando-se no meio sem se encaixar\u201d. <\/p>\n
Depois de fabricados, os discos de diamante \u2014 com cerca de dez cent\u00edmetros de largura \u2014 passam por um processo de alisamento patenteado, que garante que nenhum ponto da superf\u00edcie varie mais do que um \u00e1tomo. As pastilhas resultantes podem ent\u00e3o ser acopladas \u00e0 base dos chips de sil\u00edcio. <\/p>\n
\u201cAs camadas de diamante eliminam completamente os pontos de superaquecimento dos chips\u201d, afirma Roscheisen. \u201cEles simplesmente desaparecem.\u201d <\/p>\n
Evelyn Wang, engenheira mec\u00e2nica do MIT, acredita que a t\u00e9cnica pode \u201creduzir drasticamente a resist\u00eancia t\u00e9rmica\u201d, embora ressalte que a tecnologia ainda n\u00e3o foi comprovada comercialmente. <\/p>\n
O desafio do calor na era da IA<\/p>\n
A Element Six, subsidi\u00e1ria da empresa de diamantes De Beers, h\u00e1 anos fabrica diamantes para uso industrial e para resfriar chips de dispositivos de radiocomunica\u00e7\u00e3o, como sat\u00e9lites. Agora, a companhia volta seus esfor\u00e7os para os chips de computador. <\/p>\n
\u201cAs demandas t\u00e9rmicas da nova gera\u00e7\u00e3o de IA e da computa\u00e7\u00e3o de alto desempenho est\u00e3o gerando um interesse renovado em solu\u00e7\u00f5es avan\u00e7adas de resfriamento\u201d, diz Bruce Bolliger, chefe de desenvolvimento de neg\u00f3cios da empresa. <\/p>\n
Em janeiro, a Element Six anunciou um novo material h\u00edbrido de diamante e cobre, capaz de conduzir calor melhor que o cobre puro e com custo inferior ao diamante. Segundo Bolliger, o composto oferece \u201cuma solu\u00e7\u00e3o ideal de gerenciamento t\u00e9rmico\u201d que pode aumentar a velocidade, prolongar a vida \u00fatil e reduzir os custos de resfriamento de chips em data centers. <\/p>\n
Durante d\u00e9cadas, a forma mais eficaz de aumentar a velocidade dos chips foi reduzir o tamanho dos transistores e compact\u00e1-los em uma pastilha de sil\u00edcio. Mas os fabricantes agora enfrentam limites f\u00edsicos. Camadas sobrepostas de transistores produzem ainda mais calor \u2014 e \u00e9 a\u00ed que o diamante pode fazer a diferen\u00e7a. <\/p>\n
Pesquisadores, como o grupo da engenheira Dra. Chowdhury, t\u00eam tentado usar camadas de diamante policristalino, mais f\u00e1ceis de fabricar, mas menos eficientes para dissipar calor horizontalmente \u2014 algo essencial, j\u00e1 que os chips s\u00e3o planos. <\/p>\n
Outro obst\u00e1culo \u00e9 a temperatura: o diamante costuma ser cultivado acima de 690\u00b0C, n\u00edvel alto demais para o sil\u00edcio. Quando o grupo de Chowdhury tentou reduzir essa temperatura, os cristais n\u00e3o se formaram adequadamente. \u201cTodo cristal que gosta de crescer em altas temperaturas apresenta problemas em baixas\u201d, explica. <\/p>\n
A pesquisa recebe apoio da DARPA, ag\u00eancia de inova\u00e7\u00e3o do Departamento de Defesa dos EUA. \u201cCombinar essa tecnologia de baixa temperatura com outras estrat\u00e9gias de remo\u00e7\u00e3o de calor pode desbloquear capacidades computacionais hoje invi\u00e1veis\u201d, afirma Yogendra Joshi, engenheiro do Instituto de Tecnologia da Ge\u00f3rgia e gerente de programa da DARPA. <\/p>\n
Para a Dra. Chowdhury, o desafio \u00e9 um velho conhecido que ganhou nova dimens\u00e3o. \u201cO problema do calor sempre existiu, mas com o avan\u00e7o da IA ele explodiu. \u00c9 como um taco de h\u00f3quei \u2014 vemos o gr\u00e1fico subir r\u00e1pido demais\u201d, diz. \u201cNunca vi nada crescer em import\u00e2ncia t\u00e3o depressa.\u201d <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Com as empresas de tecnologia correndo para construir mais data centers com servidores capazes de executar os modelos…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":104652,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[84],"tags":[109,107,108,319,32,33,318,105,103,104,106,110],"class_list":{"0":"post-104651","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-ciencia-e-tecnologia","8":"tag-ciencia","9":"tag-ciencia-e-tecnologia","10":"tag-cienciaetecnologia","11":"tag-hard-news","12":"tag-portugal","13":"tag-pt","14":"tag-radar","15":"tag-science","16":"tag-science-and-technology","17":"tag-scienceandtechnology","18":"tag-technology","19":"tag-tecnologia"},"share_on_mastodon":{"url":"","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/104651","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=104651"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/104651\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media\/104652"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=104651"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=104651"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=104651"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}