Buzz
Nếu mọi thứ diễn ra như dự tính, công nghệ này sẽ được thương mại hóa rộng rãi vào cuối năm 2027.
Khi các trung tâm dữ liệu hiện đại đối mặt với thách thức về tản nhiệt, một startup mang tên Maxwell Labs, với sự hỗ trợ từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia, đang nghiên cứu một hướng đi táo bạo chưa từng có: sử dụng tia laser để làm mát phần cứng hiệu năng cao.
Trong suốt nhiều năm qua, ngành công nghiệp điện toán đã thử nghiệm vô số phương pháp làm mát, từ không khí, nước ấm, nước lạnh, đến ngâm thiết bị trong dung dịch chuyên dụng. Tuy nhiên, tia laser – vốn gắn liền với việc tạo ra nhiệt – chưa bao giờ được áp dụng để làm mát. Mặc dù nghe có vẻ nghịch lý, công nghệ mới của Maxwell lại chứng minh điều ngược lại.
Cốt lõi của công nghệ này nằm ở các tấm dẫn nhiệt làm từ vật liệu gallium arsenide (GaAs) siêu tinh khiết – một loại bán dẫn có khả năng di chuyển electron rất mạnh. Khi tia laser có bước sóng phù hợp chiếu vào GaAs, thay vì tạo ra nhiệt như thường lệ, vật liệu này lại giải phóng nhiệt ở những vị trí được định trước.
Để ứng dụng vào thực tế, các tấm GaAs mỏng sẽ được đặt trực tiếp lên những khu vực nóng nhất của chip xử lý. Những hoa văn siêu nhỏ được khắc trong vật liệu sẽ dẫn tia laser chính xác đến những điểm cần làm mát. Phương pháp này không nhằm thay thế hoàn toàn các hệ thống làm mát truyền thống, mà sẽ hỗ trợ làm mát cục bộ với độ chính xác cao – chỉ nhắm vào những vùng phát sinh nhiệt thay vì làm mát toàn bộ hệ thống.
Một điểm độc đáo khác là nhiệt lượng lấy đi có thể được thu lại dưới dạng photon và chuyển hóa thành điện năng. Nếu được áp dụng hiệu quả, điều này có thể giúp tăng hiệu suất năng lượng tổng thể cho các hệ thống điện toán – một mục tiêu quan trọng trong ngành AI hiện nay.
Công nghệ vẫn còn mới mẻ nhưng đã có người đặt niềm tin
Dù có tiềm năng lớn, công nghệ này hiện mới chỉ dừng lại ở giai đoạn mô phỏng và thử nghiệm từng phần – chưa có một mô hình hoàn chỉnh được kiểm tra thực tế. CEO Maxwell Labs, ông Jacob Balma, chia sẻ rằng bản dựng đầy đủ đầu tiên – mang tên MXL-Gen1 – sẽ được hoàn thiện vào mùa thu năm 2025.
Buồng phản ứng lắng đọng chùm phân tử (molecular beam epitaxy – MBE) mà Sandia sử dụng để chế tạo các tấm làm mát quang học cho Maxwell.
Mặc dù vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm, Maxwell đã tìm được những khách hàng đầu tiên sẵn sàng tham gia thử nghiệm, và dự kiến sẽ bắt đầu giao các hệ thống đầu tiên trong vòng hai năm tới. Nếu mọi thứ diễn ra đúng kế hoạch, công nghệ này sẽ được thương mại hóa rộng rãi vào cuối năm 2027.
Tuy nhiên, một trong những trở ngại lớn nhất đối với công nghệ này là chi phí và khả năng sản xuất. Các wafer GaAs siêu tinh khiết chỉ có thể chế tạo thông qua các quy trình cực kỳ đắt đỏ và phức tạp như MBE (molecular beam epitaxy) hoặc MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition). Những quy trình này dễ gặp lỗi, khiến chi phí tăng cao.
Hiện tại, một tấm wafer GaAs đường kính 200mm có giá khoảng 5.000 USD, trong khi wafer silicon cùng kích cỡ chỉ có giá… 5 USD. Thêm vào đó, GaAs không thể tích hợp trực tiếp với chip silicon truyền thống trên cùng một tấm wafer. Để khắc phục vấn đề này, người ta phải sử dụng các kỹ thuật ghép lớp 3D hoặc wafer bonding – các phương pháp thường được áp dụng trong silicon photonics – mặc dù khả thi, nhưng lại làm tăng chi phí.
Anh Việt
