Une percée dans le refroidissement laser pourrait rendre les centres de données beaucoup plus écologiques

Les lasers sont parfaits pour chauffer des objets, que ce soit rapidement, avec précision ou à distance. Dans certaines conditions, ils peuvent également refroidir des objets, ce qui pourrait être exactement ce dont nous avons besoin pour gérer les centres de données surchauffés.

Sandia Labs, un groupe de recherche américain financé par le gouvernement fédéral dans le domaine des technologies énergétiques et de défense, s'associe à la startup Maxwell Labs basée à Minneapolis aux Etats-Unis, pour développer un moyen de supprimer les points chauds sur les puces alimentant les centres de données et de les maintenir au frais.

En collaboration avec des chercheurs de l'Université du Nouveau-Mexique, cette équipe travaille sur une technologie entièrement nouvelle appelée refroidissement photonique par laser.

L'objectif est de réduire la demande massive d'énergie nécessaire au refroidissement des centres de données. Environ 30 à 40 % de l'énergie consommée par ces installations est destinée au refroidissement des serveurs et des ordinateurs hautes performances. Cela rend leur exploitation coûteuse et sollicite les ressources locales.

Les grands centres de données comme le Scientific Data and Computing Center (SDCC) nécessitent beaucoup d'énergie pour maintenir leurs serveurs et leurs ordinateurs hautes performances au frais.

En plus de rendre les centres de données plus économes en énergie, un meilleur système de refroidissement peut également rendre les puces internes plus performantes en empêchant la limitation thermique ou en ralentissant les processus dans des conditions de chaleur élevée.

Comment cela fonctionne-t-il ? Des lasers réglés sur une fréquence spécifique et dirigés vers une petite zone de la surface d'un élément peuvent le refroidir au lieu de le chauffer. Et par petite zone, on entend une zone de l'ordre de plusieurs centaines de microns.

Un scientifique des matériaux de Sandia regarde dans la fenêtre d'un réacteur d'épitaxie par jets moléculaires, qui sera utilisé pour construire des plaques de refroidissement photoniques

Les puces des centres de données sont généralement refroidies par de l'eau froide circulant dans des canaux microscopiques situés dans des plaques de cuivre montées sur les processeurs. Les scientifiques adoptent une approche totalement différente. Ils souhaitent créer une plaque froide photonique aux détails minuscules, environ mille fois plus petits qu'un cheveu humain, pour canaliser les lasers de refroidissement vers les points chauds.

Cette plaque froide photonique sera principalement constituée d'un matériau semi-conducteur appelé arséniure de gallium. Son épaisseur devra être inférieure à un millimètre et la plus exempte d'impuretés possible. Maxwell Labs estime que cette technologie pourrait refroidir les puces plus efficacement que les systèmes à base d'eau mentionnés précédemment. Une fois perfectionnée, la méthode pourrait remplacer ou compléter ces systèmes de refroidissement.

Ce semi-conducteur à base d'arséniure de gallium, d'une épaisseur inférieure à un micromètre, constituera la majeure partie de la plaque de refroidissement photonique.

Des puces refroidies efficacement pourraient non seulement permettre des centres de données moins gourmands en énergie, mais aussi des systèmes informatiques plus puissants. « La capacité unique de la lumière à cibler et contrôler la chaleur localisée, spatialement et à des échelles de temps optiques, pour ces dispositifs libère des contraintes de conception thermique si fondamentales pour la conception de puces qu'il est difficile de prédire ce que les architectes de puces en feront. Mais je suis convaincu que cela changera fondamentalement les types de problèmes que nous pouvons résoudre avec les ordinateurs », a expliqué Jacob Balma, PDG de Maxwell Labs.

https://www.sandia.gov/labnews/2025/04/02/a-surprise-contender-for-cooling-computers-lasers