Повышение мощности и плотности чипов обострило проблему их перегрева, заставив инженеров искать альтернативы традиционным методам охлаждения. Стартап Maxwell Labs, сотрудничающий с исследователями из Sandia National Labs, предложил необычное решение — использовать лазеры для точечного отвода тепла с последующим преобразованием его в электричество.

В основе технологии лежат пластины из сверхчистого арсенида галлия (GaAs), которые размещаются на самых горячих участках процессора. При воздействии лазерного луча определённой длины волны эти пластины не нагреваются, а, наоборот, охлаждаются. Этот парадоксальный эффект, впервые обнаруженный учёными Института Нильса Бора в 2012 году, связан с особенностями взаимодействия фотонов с кристаллической решёткой GaAs.

«Микронные узоры на поверхности пластин направляют лазерные лучи точно в зоны перегрева, обеспечивая локальное охлаждение с высокой эффективностью», — поясняют в Maxwell Labs. По заявлению компании, система не только снижает температуру чипа, но и захватывает часть удаляемого тепла, преобразуя его в электричество за счёт переизлучения фотонов. Это может повысить общую энергоэффективность систем, особенно в ЦОД и высокопроизводительных вычислениях.

«Успех проекта позволит не только сократить энергопотребление, но и выведет производительность процессоров на уровни, ранее считавшиеся недостижимыми», — отметил Майк Карпе, сооснователь и директор по развитию Maxwell Labs.

Однако внедрение технологии столкнётся с серьёзными трудностями. Производство сверхчистого GaAS остаётся чрезвычайно сложным и дорогим процессом. Кроме того, интеграция арсенид-галлиевых компонентов с кремниевыми чипами потребует продвинутых методов сборки, таких как гибридное склеивание и TSV-соединения. Пока что метод лазерного охлаждения проверен только в симуляциях — физические испытания запланированы на осень 2025 года.

Если Maxwell Labs удастся преодолеть технические барьеры, то это откроет новые возможности для проектирования процессоров, где тепловыделение и энергоэффективность перестанут быть ограничивающими факторами. Потенциал технологии уже привлёк внимание крупных игроков полупроводниковой индустрии, однако до её коммерциализации пройдёт не менее трёх лет.