Проблема отвода тепла от современных ИИ-чипов достигла критической точки: до 80% транзисторов процессора приходится держать «тёмными» или замедленными, чтобы избежать перегрева. Это явление известно как dark silicon problem.
Стартап Maxwell Labs из Миннесоты разрабатывает фотонное охлаждение — преобразование тепла прямо в свет внутри микросхемы с последующим излучением наружу. В основе — эффект антистоксова охлаждения, открытый ещё в 1995 году.
К октябрю 2025 года команда создала плёночный фотонный радиатор площадью 1 мм² и установку для охлаждения процессоров в реальном времени. Далее планируется уменьшить радиатор до 100×100 мкм и заменить лазер сеткой световодов.
Другая группа калифорнийских исследователей делает ставку на алмаз — материал с теплопроводностью около 2200 Вт/(м·К) и при этом диэлектрик. Раньше алмазы выращивали только при температурах выше 1000°C, что разрушало электронику.
Теперь найден способ формировать поликристаллические микроалмазы прямо на подложке при низких температурах. Это особенно важно для чиплетных структур с hybrid bonding, где алмазные вставки выравнивают тепловую карту кристалла.
Суть проблемы в другом: кремний проводит тепло неплохо (80-150 Вт/(м·К)), но слой диэлектрика над ним — оксид кремния — имеет теплопроводность всего 1,1-1,5 Вт/(м·К). Тепло буквально застревает внутри чипа.
Поэтому индустрия переходит на прямой контакт жидкости с чипом. Двухфазные системы direct-to-chip используют диэлектрическую жидкость, которая закипает при безопасной температуре и уносит тепло в виде пара, конденсируясь затем в теплообменнике.
Ещё эффективнее — полное погружение серверов в диэлектрическую жидкость (минеральное масло). Компания Chemours из Делавэра разработала теплоноситель для двухфазного погружного охлаждения, не вызывающий коррозии даже при кипении.
По расчётам Chemours, в большинстве климатических зон двухфазное погружное охлаждение выгоднее однофазных жидкостных систем — кроме проточных решений с открытой рециркуляцией, которые расходуют огромные объёмы воды.
Актуальность проблемы подчёркивают цифры TDP: GPU Blackwell B200 рассеивает до 1200 Вт, модули GB200 Superchip — до 2700 Вт, а представленные в 2026 году чипы Rubin требуют 1800-2300 Вт и работают только с жидкостным охлаждением.
Ускорители Rubin Ultra нуждаются уже в 3600 Вт. За период 2021-2026 годов типичная серверная стойка в США выросла по энергопотреблению с 7-8 кВт до 27 кВт, а вскоре может достичь 130-500 кВт.
При этом растёт и водопотребление: у одной только Google оно выросло на 34% за 2021-2025 годы, до 10,9 млрд галлонов. Открытая рециркуляция с испарением через градирни остаётся самой дешёвой, но самой расточительной по воде технологией.
В условиях дефицита воды дата-центры переходят на замкнутые контуры — как однофазные (аналог домашних СЖО), так и двухфазные погружные системы. Это дороже, но не зависит от доступности пресной воды в регионе.
Эксперты считают, что фундаментальных препятствий для внедрения новых технологий теплоотвода нет. Уже к концу 2027 года ожидаются первые опытные образцы, а к 2030 году — массовое развёртывание ЦОДов нового поколения.
Обещанный эффект впечатляет: снижение энергопотребления дата-центров примерно на 40% при одновременном удвоении вычислительных мощностей. Это может окончательно снять проблему «тёмного кремния» для будущих поколений чипов.