Как будут охлаждать серверы в 2026 году: плазма, роботы, мембраны и наноматериалы

Сектор дата-центров стремительно уходит от привычных вентиляторов и радиаторов. Им на смену приходят роботы, наноматериалы, плазма, специальные мембраны и жидкостные системы охлаждения в тандеме с ИИ-алгоритмами оптимизации.

Тайваньские инженеры создают обслуживающих теплохладотехнику роботов, китайцы учат «аккумуляторы холода» предсказывать будущее, а французы превращают излишки серверного тепла серверов в источник электроэнергии для ЦОД. Даже гиганты вроде AMD и Samsung меняют подходы к охлаждению. Подробности обо всех технологических прорывах в дайджесте.

Тайванцы представили роботов для обслуживания системы охлаждения ЦОД

На мероприятии OCP Global Summit 2025 в Сан-Хосе (США) тайваньские компании Wistron и Wiwynn представили автономных роботов, которые самостоятельно обслуживают системы жидкостного охлаждения серверов. Технология призвана снизить риски перегрева оборудования и сократить простои. Ключевые особенности:

• Роботы используют ИИ-модули и сенсоры для навигации и обнаружения низкого уровня охлаждающей жидкости и дозаправки без участия человека.
• Системы совместимы с серверными стойками на базе открытых спецификаций OCP.
• Роботы могут выполнять диагностику систем охлаждения, выявлять утечки и генерировать рекомендации по повышению эффективности.
• Решения особенно актуальны для обслуживания серверов с высокой плотностью мощности компонентов (свыше 100 кВт на стойку), которые уже невозможно охлаждать исключительно при помощи вентиляторов.
• Проект поможет владельцам ЦОД справляться с дефицитом квалифицированного персонала и растущими энергозатратами при обслуживании ИИ-систем.
• Главные риски — высокая стоимость внедрения, кибербезопасность и сложности при обеспечении совместимости с разными типами охлаждающих жидкостей.

Тайваньские вендоры уже объявили о сотрудничестве с рядом американских корпораций, владеющих гипермасштабными ЦОД. Эксперты ожидают, что это приблизит появление полностью автоматизированных дата-центров.

Китайцы повысили КПД «аккумулятора холода» в ЦОД с помощью прогнозирующих моделей

В Китае успешно протестировали инновационную систему управления инфраструктурой ЦОД на основе прогнозирующих моделей (Model Predictive Control; MPC) с механизмом коррекции данных. Инженерам удалось сделать охлаждение дата-центров более экономичным с помощью MPC и «аккумулятора холода» на основе скрытого фазового превращения (Latent Heat Thermal Energy Storage; LHTES). Ключевые моменты:

• Что такое LHTES? Это система, где холод (или тепло) сохраняется в специальных материалах, которые при изменении состояния (например, таянии или затвердевании) поглощают или отдают много энергии. Такие материалы называются фазопереходными (Phase Change Materials; PCM). Специализированные PCM позволяют хранить больше энергии, чем обычная вода или лёд.
• В чём раньше была проблема? Хотя LHTES помогает экономить энергию, есть ряд нюансов. Например, трудно точно управлять мощностью охлаждения, то есть количеством холода, которое система выдаёт в нужный момент. Это мешало использовать такие технологии на практике в дата-центрах.
• Что сделали китайцы? Учёные предложили новый способ управления мощностью LHTES на основе математического прогнозирования, добавив механизм коррекции данных (через фильтр Калмана). Механизм позволил подстраиваться под реальные изменения. Например, когда температура или интенсивность потока охлаждающей жидкости внезапно снижаются.
• Как проверяли? Был создан опытный образец LHTES. Эксперименты проводились в реальном дата-центре в Китае. Результаты:
  • Доля ошибок при управлении мощностью сокращена до 1,5%.
  • Экономия энергии достигла 21,5%.
  • Затраты снизились на 60%.
• Главный вывод. Новая система управления делает LHTES надёжным и эффективным решением для охлаждения дата-центров, помогая экономить электроэнергию и снижать выбросы CO₂.

Прорыв в термоэлектрическом охлаждении: наноматериалы повышают эффективность вдвое

Учёные из Лаборатории прикладной физики Университета им. Джонса Хопкинса и инженеры корейской Samsung Research представили технологию термоэлектрического охлаждения, вдвое превосходящую по эффективности существующие аналоги. Ключевые факты:

• Основой разработки стали наноструктурированные материалы типа CHESS (Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures).
• Технология обеспечивает почти 100% прирост эффективности на уровне материалов и до 70% — на уровне готовых холодильных систем.
• Новые модули не требуют компрессоров, движущихся частей и хладагентов — охлаждение происходит за счёт переноса тепла электронами.
• Объём используемого материала минимален — всего 0,003 куб. см на один модуль, что упрощает массовое производство.
• Потенциал применения: от компактных устройств до теплохладотехники для ЦОД и других крупных зданий.

Разработка стала результатом десятилетних исследований в области нанотехнологий. Технология CHESS открывает путь к промышленным системам охлаждения, которые смогут конкурировать с традиционными компрессорными установками по КПД. Американские исследователи и их коллеги из Samsung Research продолжают сотрудничество для масштабирования технологии.

Технология Data4 превращает тепло дата-центров в катализатор биомассы

Французская компания Data4 реализовала на практике принципы «круговой экономики» на уровне ЦОД, создав технологию использования излишков серверного тепла для выращивания микроводорослей с последующей переработкой в биотопливо. Это топливо используется для электроснабжения систем охлаждения и другой инфраструктуры ЦОД.

Проект реализован совместно с Фондом Университета Париж-Сакле. Демонстрационная система установлена на кампусе ЦОД Data4 в парижском пригороде Маркусси. Модуль размещен на крыше и работает в замкнутом цикле, исключающем риски для системы охлаждения серверов. Тепло и вода из последней направляются в агро-установку, куда также подаётся CO₂.

Микроводоросли используют энергию и углекислый газ для фотосинтеза. Они поглощают CO₂ в 20 раз эффективнее деревьев на той же площади. Один дата-центр с такой системой способен удалять из атмосферы до 13 тонн CO₂ в год. Полученная биомасса может использоваться не только как сырье для изготовления биотоплива, но и как корм для животных или пищевая добавка для людей.

Следующий этап — разработка модулей для установки на стены ЦОД, чтобы производить до 20 кг водорослей и улавливать 36 кг CO₂ в день. В Data4 отмечают высокий потенциал технологии. Только во французских дата-центрах ежегодно теряется около 18 ТВт*ч тепла.

В США создали метод пассивного охлаждения ЦОД с помощью волоконных мембран

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) разработали инновационную систему охлаждения, способную радикально повысить энергоэффективность дата-центров и мощной электроники. Технология основана на специальной волоконной мембране, которая пассивно удаляет тепло путём испарения — без вентиляторов, насосов и компрессоров. Разработка описана в журнале Joule. Ключевые факты:

• Мембрана способна рассеивать более 800 Вт тепла на квадратный сантиметр — рекордный показатель для пассивных систем.
• Используется капиллярный эффект: жидкость поднимается по порам мембраны, испаряется и переносит тепло во внешнюю среду.
• Технология не требует дополнительной электроэнергии для удаления тепла и может снизить расход воды по сравнению с традиционными системами охлаждения.
• Американцы решили проблемы, актуальные для прежних итераций систем пассивного охлаждения на базе пористых мембран: засорение слишком мелких пор и «вскипание» при слишком крупных.
• Мембраны изначально создавались для фильтрации жидкостей, но после модификации показали выдающуюся термостабильность.

Команда UCSD готовит прототипы плоских пластин, которые будут устанавливаться на центральные процессоры и чипы GPU. Учёные также создают стартап для коммерциализации технологии. Калифорнийский университет в Сан-Диего уже подал заявку на соответствующий патент (PCT/US24/46923).

AHRI запускает исследование хладагентов с низким ПГП

Американский институт кондиционирования, отопления и холодильного оборудования (AHRI) объявил о начале исследовательской программы по поиску и оценке альтернативных хладагентов с потенциалом глобального потепления (ПГП) ниже 300.

Инициатива Alternative Refrigerants Evaluation Programme (AREP) направлена на независимую оценку новых хладагентов, появляющихся на рынке без полноценного тестирования. Это уже третий подобный проект AHRI — первые два (в 1990-х и 2010-х годах) были посвящены замене хладона R22 и других веществ с высоким ПГП.

Предполагаются калориметрические испытания компрессоров, тесты на стабильность и совместимость с различными материалами. Испытания будут проводиться на лабораторных мощностях компаний-участников за их счёт. Начало запланировано на январь 2026 года.

AMD разрабатывает встроенное жидкостное охлаждение для 3D-чипов

AMD запатентовала технологию встроенного жидкостного охлаждения для 3D-стековых чипов, которая способна полностью заменить внешние радиаторы и вентиляторы. Новый патент под названием “Direct Cooling for SOIC Architectures” описывает систему циркуляции жидкости внутри корпуса чипа.

Жидкость проходит через каналы между микросхемами, удаляя тепло прямо из зон наибольшего нагрева. Это позволяет создавать более тонкие и энергоэффективные процессоры без громоздких систем охлаждения. Технология рассчитана на применение в геймерских и серверных процессорах Ryzen, EPYC и MI300. Де-факто корпорация предлагает архитектуру, где крышка процессора становится входом и выходом для охлаждающей жидкости, что упрощает конструкцию и снижает высоту корпуса.

В серверном сегменте AMD уже готовится к выпуску процессоров EPYC Venice (архитектура Zen 6, техпроцесс 2 нм), мощность которых, по прогнозам, превысит 1 000 Вт. Архитектура Zen 6 предложит до 256 ядер (Zen 6c) и пропускную способность памяти до 1,6 ТБ/с. Эксплуатация подобных чипов потребует передовых систем жидкостного охлаждения.

Испанская YPlasma заменяет вентиляторы в серверах плазменными актуаторами

Стартап YPlasma из Мадрида, созданный исследователями из Национального института аэрокосмических технологий Испании (INTA), разработал технологию плазменного охлаждения серверов и электроники без применения вентиляторов. Компания привлекла $2,5 млн от венчурных фондов Faber и SOSV для масштабирования исследований и вывода продукта на рынок. Принципы работы технологии:

• В ее основе лежат плазменные актуаторы типа DBD (Dielectric Barrier Discharge), каждый из которых состоит из пары медных электродов толщиной 2–4 мм, причем один обязательно покрывается тефлоном.
• При подаче высокого напряжения воздух ионизируется, создавая ионный ветер со скоростью до 40 км/ч (10 м/с).
• Поток эффективно охлаждает чипы, при этом система не имеет движущихся частей, работает почти бесшумно и потребляет менее 0,05 Вт.

Преимущества перед вентиляторами:

• Экономия электроэнергии и пространства в серверных корпусах.
• Отсутствие вибраций, что увеличивает срок службы компонентов.
• Равномерное распределение температуры для избежания перегрева.
• Возможность защиты от коррозии и загрязнений в пыльных и влажных условиях (например, на промышленных объектах или в периферийных ЦОД).

YPlasma сотрудничает с Intel и Lenovo, готовясь к коммерциализации технологии на рынке ноутбуков к концу 2025 года. Компания ищет партнёров для испытаний в серверном сегменте, где плазменное охлаждение может заменить вентиляторы в среднеплотных системах, не требующих жидкостного охлаждения. Ранее Intel, Apple и швейцарская Ionic Wind Technologies также исследовали возможность применения ионного ветра для охлаждения электроники.