研究團隊研發熱界面新材料有望降低人工智能數據中心能耗

人工智能革命開啟了能源消耗指數級增長的時代。美國能源局數據顯示，到2028年，人工智能數據中心的能耗將比目前增長三倍。據悉，人工智能數據中心高達40%的電力消耗用于冷卻高功耗芯片。

為應對人工智能時代不斷上升的能源消耗挑戰，美國卡內基梅隆大學機械工程系教授申盛領銜的團隊研發了一種具有突破性的熱界面材料，其性能超越現有的解決方案。這篇發表在《自然·通訊》的論文指出，其設計并成功研發了超低熱阻且實現提升冷卻效能的熱界面材料，這一新材料顯示了顯著的可靠性。

“這種材料如同連接納米與宏觀世界的橋梁。”申盛教授所在實驗室的博士生王澤曉解釋道，“由于這種納米材料可通過宏觀方法制備，我們能親眼見證其對現實世界的影響。”

據了解，申盛團隊研發的熱界面材料不僅市場性能最優，還具有極強的穩定性。在-55—125攝氏度的極端溫度范圍內經過1000多次循環測試后，材料未出現任何性能衰減。

“這項技術解決了諸多現存難題，且已具備即時應用條件。”盛申表示，“雖然當前最迫切的需求是數據中心冷卻，但其應用前景非常廣泛。它能突破那些仍在使用過時熱界面材料的行業局限，可用于預封裝環節、支持非黏合劑的返修工藝，并能實現室溫下兩種基板的熱黏合。”

“納米級的研究成果往往需要數十年才能轉化為實用設備。”博士生王啟賢說，“而我們的材料因其易用性已能產生現實影響，這令人振奮。”

“我們的材料將為人工智能計算領域帶來重大利好。”論文第一作者、卡內基梅隆大學博士后兼創新商業化研究員程銳指出，“除了降低能耗，還能使AI開發更經濟、更可持續、更可靠。”

這種新型納米結構的材料是由兩層銅薄膜在上下兩側夾著中間納米線陣列構成，總體厚度小于40微米。這種看起來像三明治的薄材料既柔軟又容易變形，可以適應界面的表面形貌，從而能夠實現超高的導熱性能。與現有的熱界面材料相比，該材料能夠極大降低界面熱阻，急劇縮小冷熱源接觸界面的溫差，進而降低高能量密度器件的工作溫度。

據了解，目前研究團隊正在優化制備過程，期望實現這種材料在可控成本范圍內的大面積生產，同時也會繼續優化材料的性能，為材料的實際應用鋪路。