研究团队研发热界面新材料有望降低人工智能数据中心能耗

人工智能革命开启了能源消耗指数级增长的时代。美国能源局数据显示，到2028年，人工智能数据中心的能耗将比目前增长三倍。据悉，人工智能数据中心高达40%的电力消耗用于冷却高功耗芯片。

为应对人工智能时代不断上升的能源消耗挑战，美国卡内基梅隆大学机械工程系教授申盛领衔的团队研发了一种具有突破性的热界面材料，其性能超越现有的解决方案。这篇发表在《自然·通讯》的论文指出，其设计并成功研发了超低热阻且实现提升冷却效能的热界面材料，这一新材料显示了显著的可靠性。

“这种材料如同连接纳米与宏观世界的桥梁。”申盛教授所在实验室的博士生王泽晓解释道，“由于这种纳米材料可通过宏观方法制备，我们能亲眼见证其对现实世界的影响。”

据了解，申盛团队研发的热界面材料不仅市场性能最优，还具有极强的稳定性。在-55—125摄氏度的极端温度范围内经过1000多次循环测试后，材料未出现任何性能衰减。

“这项技术解决了诸多现存难题，且已具备即时应用条件。”盛申表示，“虽然当前最迫切的需求是数据中心冷却，但其应用前景非常广泛。它能突破那些仍在使用过时热界面材料的行业局限，可用于预封装环节、支持非黏合剂的返修工艺，并能实现室温下两种基板的热黏合。”

“纳米级的研究成果往往需要数十年才能转化为实用设备。”博士生王启贤说，“而我们的材料因其易用性已能产生现实影响，这令人振奋。”

“我们的材料将为人工智能计算领域带来重大利好。”论文第一作者、卡内基梅隆大学博士后兼创新商业化研究员程锐指出，“除了降低能耗，还能使AI开发更经济、更可持续、更可靠。”

这种新型纳米结构的材料是由两层铜薄膜在上下两侧夹着中间纳米线阵列构成，总体厚度小于40微米。这种看起来像三明治的薄材料既柔软又容易变形，可以适应界面的表面形貌，从而能够实现超高的导热性能。与现有的热界面材料相比，该材料能够极大降低界面热阻，急剧缩小冷热源接触界面的温差，进而降低高能量密度器件的工作温度。

据了解，目前研究团队正在优化制备过程，期望实现这种材料在可控成本范围内的大面积生产，同时也会继续优化材料的性能，为材料的实际应用铺路。