Американский стартап Ampera заявил о разработке первого в мире модуля ядерного реактора, изготавливаемого с помощью 3D-печати. Компания продемонстрировала прототип реактора, который включает активную зону и корпус высокого давления. Сферическая монолитная гироидная активная зона реактора изготовлена методом 3D-печати из карбида кремния и рассчитана на работу до 30 лет без дозаправки.

Гироид представляет собой сложную структуру, обеспечивающую огромную площадь поверхности относительно своего объёма, что делает его подходящим для теплопередачи. Такие структуры используются, например, в водоблоках СЖО, но их трудно выпускать с использованием традиционных методов, и именно здесь на помощь приходит аддитивное производство, пишет The Register.

Источник изображений: Ampera

«Эта активная зона ядерного реактора и корпус высокого давления нового поколения закладывают основу для серийного производства ядерной энергии», — отметил основатель и генеральный директор Ampera Брайан Мэтьюз (Brian Matthews). По словам компании, использование аддитивного производства позволяет сократить стандартные сроки, необходимые для вывода новых конструкций энергогенерирующих установок на коммерческий рынок.

Ampera разрабатывает субкритический твердотельный ядерный реактор на основе тория (TRISO-топливо), полностью изготавливаемый на заводе. Топливо не может самостоятельно поддерживать цепную ядерную реакцию, что предотвращает неконтролируемое увеличение мощности. В июне Ampera объявила о создании австралийского дочернего предприятия для обеспечения поставок тория и заявила о планах самостоятельного производства топливных модулей, что позволит контролировать цены на всех этапах производства.

Сообщается, что «сверхбезопасные» модульные ядерные системы компании изначально обладают высокой стабильностью. Безопасность обеспечивается за счёт конструкции активной зоны и физических характеристик, что снижает зависимость от активных систем и вмешательства оператора. На начальном этапе будут выпускаться системы электрической мощностью 15 или 30 МВт, чего достаточно для обеспечения работы типичного ЦОД. В дальнейшем планируется выпуск и более крупных конфигураций.

Представитель компании сообщил The Register, что энергогенерирующая часть системы будет доступна уже в 2027 году, а готовые модули — примерно в 2030 году. Сроки зависят от согласования государственных регуляторов. «Наши реакторы созданы для рынков, которые больше всего нуждаются в электроэнергии: ИИ ЦОД, оборонные, промышленные и морские предприятия, — сказал Мэтьюз. — Мы ожидаем, что станем первой компанией, которая введёт в промышленную эксплуатацию АЭС заводского производства».

Японский производитель электроники TDK объявил о приобретении американского стартапа Fabric8Labs, разработчика новой технологии электрохимической аддитивной (ECAM) 3D-печати, которая может использоваться для изготовления компонентов СЖО. Сумма сделки в размере до $400 млн включает авансовый платеж и многолетнюю выплату в зависимости от результатов деятельности. После закрытия сделки Fabric8Labs станет дочерней компанией TDK.

TDK сообщила, что приобретение Fabric8Labs позволит ей расширить портфель технологий терморегулирования, управления питанием и передовых технологий упаковки, которые «определят производительность ЦОД следующего поколения». Компания также отметила, что производственная платформа Fabric8Labs может дополнить её существующий бизнес по производству пассивных компонентов и ускорить коммерциализацию интегрированных решений для ЦОД.

Источник изображений: Fabric8Labs

Как подчеркнул ресурс Digitimes, запатентованная технология Fabric8Labs особенно подходит для систем терморегулирования в ИИ-серверах, включая СЖО, используемые для рассеивания тепла, выделяемого всё более мощными GPU. Технология Fabric8Labs используется для изготовления охлаждающих пластин, ключевого компонента DLC-систем. По данным компании, её водоблоки позволяют снизить температуру ускорителей на целых 7 °С на кВт.

Сделка является ключевой частью стратегических инвестиций TDK в области ИИ. По данным TDK, на рынки, связанные с ИИ, уже приходится более 10 % её выручки, и она ожидает ежегодного роста в этом сегменте на 25–30 % до конца десятилетия. У TDK есть опыт использования приобретений для реорганизации своего бизнеса. Приобретение в 2005 году производителя батарей Amperex Technology помогло компании создать бизнес, который сейчас приносит ей более половины выручки, а приобретение производителя датчиков InvenSense позволило ей расширить присутствие в сегментах мобильной и промышленной электроники.

По мере ускорения развития ИИ-инфраструктуры управление тепловыми процессами стало одним из самых привлекательных направлений инвестирования в отрасли. Крупные операторы ЦОД и поставщики оборудования активно инвестируют в передовые системы охлаждения для поддержки ИИ-кластеров следующего поколения, благодаря чему создаются новые возможности для поставщиков технологий жидкостного охлаждения и специализированных компонентов.

Компания «Базис», лидер российского рынка ПО управления динамической ИТ-инфраструктурой, добавила в свою флагманскую платформу виртуализации рабочих мест Basis Workplace нативную интеграцию с многофункциональными устройствами (МФУ) российского производителя печатной техники «Катюша». Реализация проекта проходила в инфраструктуре банка ВТБ, который перевёл на решения «Базиса» более 60 тысяч сотрудников.

В сотрудничестве с производителем печатного оборудования было реализовано техническое решение, обеспечивающее совместимость между протоколом TWAIN, используемым устройствами по умолчанию, и протоколом WIA 2, применяемым в виртуализированной инфраструктуре для взаимодействия через программные интерфейсы. Это позволило обеспечить трансляцию вызовов между протоколами и интеграцию сканирующих функций МФУ в контур виртуальных рабочих мест.

Итоговое тестирование подтвердило корректную работу сканеров МФУ «Катюша» в Basis Workplace и их полную совместимость с виртуализированной инфраструктурой.

Источник изображения: «Катюша»

«Одним из ключевых преимуществ российских вендоров является работа в тесной связке с заказчиками и оперативная адаптация продуктов под их прикладные требования. Нативная интеграция нашей VDI-платформы с устройствами "Катюша" в инфраструктуре ВТБ является примером такого практического взаимодействия, когда запрос заказчика трансформируется в рабочий и тиражируемый результат. Подчеркну, что после реализации такую связку продуктов можно без опасений рекомендовать другим заказчикам, как уже проверенную», — прокомментировал Дмитрий Сорокин, технический директор «Базиса».

«Для нас сотрудничество с "Базисом" – это не разовая интеграция, а системная работа. Когда два российских производителя — платформы виртуализации и печатной техники — эффективно взаимодействуют в работе с протоколами, выигрывает прежде всего заказчик. Он получает готовую, проверенную связку, где не надо ничего "допиливать" своими силами. Банк ВТБ уже оценил это на практике. Уверены, что наш опыт будет востребован и другими компаниями, которые строят собственные VDI-инфраструктуры на российском стеке», — отметил генеральный директор компании «Катюша» Максим Виноградов.

«Для нас как для заказчика важно, чтобы сотрудники банка работали с удобным и надёжным инструментом, не уступающим иностранным аналогам. Проведённое тестирование подтвердило нативное взаимодействие МФУ "Катюша" с Basis Workplace, в том числе корректную работу функций сканирования в инфраструктуре виртуальных рабочих мест. Данная связка продуктов российских вендоров может успешно применяться в масштабной корпоративной инфраструктуре», — прокомментировал заместитель руководителя департамента развития инфраструктуры, вице-президент ВТБ Николай Шуткин.

Американские исследователи из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (UIUC) разработали новую технологию изготовления полностью медных охлаждающих пластин для СЖО в дата-центрах. Предложенное решение, как утверждается, способно значительно повысить энергоэффективность серверов.

Авторы проекта отмечают, что производители компонентов для СЖО зачастую отдают приоритет стоимости изготовления водоблоков, а не их производительности. В частности, многие компании отказываются от применения меди в пользу различных алюминиевых сплавов, с которыми проще работать. Однако такие материалы обладает более низкой теплопроводностью, из-за чего ухудшается эффективность охлаждения. При этом конструкция самих охлаждающих пластин предполагает наличие рёбер простой формы — прямоугольных параллелепипедов, конусов или цилиндров.

Источник изображения: cell.com

Исследователи применили иной подход. Они использовали метод топологической оптимизации для проектирования рёбер сложной формы. В качестве базового варианта была взята традиционная конструкция, которая затем изменялась на основе математических алгоритмов. Для каждой итерации оценивались такие ключевые показатели, как охлаждающая способность и количество энергии, необходимое для прокачки жидкости мимо рёбер. В результате была выбрана конфигурация с заостренными вершинами и зазубренными краями.

Источник изображения: cell.com

Утверждается, что оптимизированный водоблок по сравнению с традиционными аналогами (с рёбрами в виде параллелепипедов) позволяет повысить эффективность охлаждения на 32 %. По оценкам, для СЖО с такими пластинами потребуется всего 1,1 % энергии, которую потребляет дата-центр в целом. Для сравнения, в случае воздушного охлаждения этот показатель может достигать 30 %, а в случае других СЖО — 5–15 %.

Однако для изготовления новых пластин обычные производственные методы не подходят из-за сложной конфигурации рёбер. Поэтому участники проекта обратились к компании Fabric8Labs для электрохимического аддитивного производства (ECAM) — метода 3D-печати металлом. Данный подход позволяет изготавливать детали из чистой меди с очень высокой точностью — до 30–50 мкм, что меньше толщины человеческого волоса. О возможных сроках коммерциализации предложенного решения ничего не сообщается. При этом сама Fabric8Labs пару лет назад предложила похожий водоблок, но с гироидными структурами. А Microsoft и Corintis предлагают вообще отказаться от традиционных водоблоков и формировать каналы для охлаждающей жидкости непосредственно на поверхности чипов.

Группа учёных создала один из ключевых компонентов системы жидкостного охлаждения (СЖО) дата-центров с использованием 3D-печати. В проекте приняли участие исследователи и специалисты практики из Дании, Бельгии и Германии, сообщает Datacenter Dynamics.

Датский технологический институт (Danish Technological Institute) совместно с компанией Heatflow (Дания), бельгийской Open Engineering и занимающимся прикладными исследованиями немецким институтом Fraunhofer IWU разработали, напечатали на 3D-принтере и протестировали компонент системы охлаждения для дата-центров и высокопроизводительных компьютеров.

В новом решении охлаждающая жидкость испаряется на горячей поверхности. Пар, отводя тепло, поднимается, а потом конденсируется и под действием силы тяжести возвращается к источнику тепла. Ключевой компонент — испарительная камера — изготовлена с помощью 3D-печати компанией Heatflow и Датским технологическим институтом. в ходе испытаний достигнута мощность охлаждения 600 Вт, это на 50 % больше, чем планировалось (400 Вт). Насосы этим элементом системы не используются, что снижает энергопотребление.

Источник изображения: Danish Research Institute

Как заявили представители Датского технологического института, благодаря 3D-печати можно интегрировать необходимые функции в единую деталь. Благодаря этому отпадает надобность в узлах соединения, снижается риск протечек и повышается надёжность компонента. Кроме того, используется только один материал, поэтому переработка упрощается.

Проект — часть европейской исследовательской инициативы AM2PC. Он поддерживается европейской сетью M-ERA.NET за счёт средств гранта Датского инновационного фонда (Danish Innovation Fund). Основной задачей проекта была разработка и производство испарительной камеры, а также проверка его рабочих характеристик.

По словам Heatflow, наблюдается тенденция к беспрецедентному росту удельной мощности серверов, поэтому классического воздушного охлаждения уже недостаточно, а новое двухфазное решение позволяет пассивно отводить тепло без использования насосов и вентиляторов, это значительно снижает энергопотребление.

Источник изображения: Danish Research Institute

Основанная в 2018 году Heatflow является поставщиком систем охлаждения для электроники. Компания специализируется на двухфазном охлаждении. Испарительная камера изготовлена благодаря лазерному спеканию порошковых слоёв (PBF-LB). При этом методе лазер используется для формирования металлических заготовок.

Решение отводит тепло при температурах 60–80 °C и потенциально применимо в системах централизованного теплоснабжения, применяющих отработанное тепло дата-центров. Учёные подчёркивают, что не уделяли особого внимания интеграциям с системами центрального отопления, но наглядно продемонстрировали, что подобная технология обеспечивает такую возможность. Утверждается, что речь идёт о важном шаге на пути создания более энергоэффективных дата-центров, способных внести позитивный вклад в общий энергетический баланс.

Развитие технологий охлаждения особенно важно, поскольку, по данным исследования Rest of World, около 80 % всех дата-центров мира построены в неподходящих климатических условиях, речь идёт о почти 7 тыс. объектов.

На заре СЖО действительно существовали и предлагались совершенно разные конфигурации водоблоков, но постепенно восторжествовала единственная вариация — микроканальная. Совершенство достигнуто? Компания Fabric8Labs считает, что нет, и таким системам есть куда расти, но только при отказе от традиционных технологий изготовления водоблоков и радиаторов охлаждения. Свое видение будущего СЖО она продемонстрировала на конференции Hot Chips 2023.

Источник изображений здесь и далее: Fabric8Labs via ServeTheHome

Микроканальная конструкция довольно проста и реализуется классическими методами механической ообработки, которая способна обеспечить ширину каналов и толщину рёбер на уровне 100 мкм. У прямых каналов, впрочем, существует свой предел производительности теплоотвода, накладываемый самой физикой процесса.

Рост же тепловыделения современных процессоров отнюдь не собирается останавливаться: уже в порядке вещей теплопакеты в районе боле 300 Ватт, а для сложных ускорителей и того больше. Fabric8Labs считает, что за счёт применения более сложных канальных структур эффективность теплосъёма можно существенно повысить.

Формирование таких структур предполагается методом аддитивной печати. Классические методы такой печати в металлургии имеют довольно высокую себестоимость и требуют недёшевых компонентов, а сам техпроцесс имеет много стадий, достаточно энергоёмок и далеко не всегда позволяет получить достаточно гладкие поверхности.

Компания Fabric8Labs предлагает уникальную электрохимическую печать, не требующую применения дорогостоящих порошков, а вместо этого использующую дешёвые соли металлов. Техпроцесс в этом случае состоит всего из двух частей: направленного электроосаждения и промывки. По себестоимости такой метод существенно превосходит любые другие методы металлической 3D-печати.

Печать Fabric8Labs позволяет получать на выходе сложные гироидные структуры (TPMS), лучше омываемые теплоносителем. Как показывают проведённые компанией эксперименты, водоблоки с такой структурой могут быть на 35 % эффективнее классических микроканальных.

Также представляет интерес возможность печати нерегулярных структур, имеющих оптимальную производительность для разных чиплетов процессора с разными тепловыми характеристиками. При разработке таких структур возможно использование методов оптимизации с помощью генеративного ИИ.

Благодаря своей дешевизне и относительной простоте, методы, предлагаемые Fabric8Labs, выглядят весьма перспективно. В настоящее время технология находится в экспериментальной фазе, но компания рассматривает возможность строительства первой фабрики уже в 2024 году в Сан-Диего (США), а также открыта для сотрудничества с другими производителями систем охлаждения, если предлагаемая технология вызовет интерес крупных заказчиков.