近日，開發(fā)創(chuàng)新型激光-砷化鎵半導(dǎo)體冷卻技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)Maxwell實驗室，通過美國政府資助項目獲得50萬美元撥款，用于開發(fā)并演示先進(jìn)芯片冷卻方案。該計劃由美國陸軍研究部、圣托馬斯大學(xué)與高能技術(shù)中心聯(lián)合推動。

資金來源于“基礎(chǔ)能源科學(xué)轉(zhuǎn)化計劃”下屬的圣托馬斯應(yīng)用可再生能源技術(shù)項目，旨在加速滿足軍事需求的能源技術(shù)開發(fā)。Maxwell的技術(shù)核心在于利用超純砷化鎵半導(dǎo)體與激光構(gòu)成的固態(tài)平臺，為高性能計算系統(tǒng)散熱。其創(chuàng)新點在于可精準(zhǔn)消除處理器內(nèi)部熱點——這是傳統(tǒng)散熱器無法實現(xiàn)的突破，有望持續(xù)提升AI與高性能計算芯片的功耗表現(xiàn)。但目前，這項技術(shù)尚未達(dá)到可以實現(xiàn)商用化應(yīng)用的成熟度。

根據(jù)協(xié)議條款，Maxwell將與圣托馬斯大學(xué)合作，使用該校先進(jìn)制造中心與微電網(wǎng)研究中心等頂級實驗室資源。工程專業(yè)學(xué)生也將參與涉及光纖激光器、光學(xué)冷卻及仿真系統(tǒng)分析的應(yīng)用研究。初期開發(fā)將聚焦于構(gòu)建采用“砷化鎵半導(dǎo)體＋激光”冷卻系統(tǒng)的概念驗證GPU集群。

未來數(shù)據(jù)中心需要大型電力網(wǎng)絡(luò)做支撐的同時，高效冷卻系統(tǒng)也是必要條件

Maxwell的冷卻技術(shù)原理是，特定波長激光照射超純砷化鎵半導(dǎo)體（作為冷板）時，利用砷化鎵的高電子遷移率特性實現(xiàn)芯片熱點精準(zhǔn)散熱。超薄砷化鎵組件被置于發(fā)熱區(qū)域，通過微結(jié)構(gòu)引導(dǎo)激光實現(xiàn)局部冷卻，該技術(shù)可作為傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的補充方案。

但該技術(shù)面臨顯著成本與制造壁壘，生產(chǎn)無缺陷砷化鎵層需采用分子束外延或MOCVD等高能耗工藝，導(dǎo)致200毫米砷化鎵晶圓成本高達(dá)約5000美元（硅晶圓僅5美元）。此外，砷化鎵無法直接集成至硅芯片，必須依賴3D堆疊或晶圓鍵合等硅光子學(xué)中的昂貴集成技術(shù)。

Maxwell實驗室認(rèn)為該技術(shù)兼具民用與國防應(yīng)用潛力。民用領(lǐng)域包括AI/HPC集群與高頻交易系統(tǒng)；國防領(lǐng)域涵蓋邊緣計算、先進(jìn)傳感器、航空航天設(shè)備等。

“我們非常榮幸能與圣托馬斯大學(xué)、陸軍DEVCOM研究實驗室及ETC建立戰(zhàn)略合作，并利用BEST START項目的資源與專業(yè)知識，”Maxwell實驗室聯(lián)合創(chuàng)始人兼增長總監(jiān)Mike Karpe表示，“此次合作將加速激光冷卻系統(tǒng)的開發(fā)與實地驗證，推動第一代激光冷卻技術(shù)向規(guī)模化商用邁進(jìn)。”