AI är hett – bokstavligen
De senaste generationernas AI-chip avger betydligt mer värme än äldre kiselkretsar, och precis som i en överhettad mobiltelefon sjunker prestanda och livslängd när temperaturen sticker iväg. I datacenter, där tusentals GPU:er arbetar samtidigt, har kylning blivit en av de mest akuta flaskhalsarna. Med dagens tilltagande efterfrågan på AI och bättre processorer, kommer begränsningen hos tillgänglig kylteknik att sätta stopp för vidare utveckling inom bara några få år.
En av de stora drömmarna inom AI-hårdvara är 3D-stackning, där flera chip-lager läggs ovanpå varandra för minimal latens och maximal prestanda. Men 3D-arkitekturer har hittills bromsats av att värmen inte gått att få ut ur de inre lagren.
Microsoft har nu testat ett lovande alternativ i en kylmetod som flyttar kylningen in i själva chipet. Tekniken bygger på mikrofluidik: mikroskopiska kanaler etsas direkt i baksidan av kislet så att kylvätska kan ledas precis där värmen uppstår. I stället för att ta vägen via flera materiallager och en extern kylplatta får vätskan direktkontakt med de varmaste delarna av kretsen. I labbtester har lösningen kunnat avleda upp till tre gånger mer värme än kylplattor, beroende på belastning och konfiguration. Samtidigt minskade temperaturtopparna i GPU-kislet med omkring 65 procent i prototyperna.
En viktig detalj i Microsofts arbete är hur kanalerna designas. Mikrokanalerna är ungefär i hårtjocklek, vilket gör toleranserna snäva. För att optimera formen har bolaget samarbetat med den schweiziska startupen Corintis med AI-baserad modellering. I stället för raka kanaler med jämn geometri har man tagit fram bio-inspirerade mönster som liknar bladnerver eller fjärilsvingar, där flödet naturligt söker sig till hotspots. Resultatet är mer precis kylning med mindre flödesmotstånd och bättre träffsäkerhet mot lokala värmekällor.
Att få mikrofluidik att fungera i praktiken kräver dock mer än smart kanalgeometri. Systemet måste vara mekaniskt robust, läckagesäkert och kompatibelt med befintliga tillverkningsprocesser för chip. Kanalerna får inte vara så djupa att de försvagar kislet, men måste samtidigt rymma tillräckligt flöde för att undvika igensättning och flaskhalsar. Microsoft uppger att man redan gjort fyra designiterationer på ett år, där man parallellt arbetat med kapsling, kylmedelsformulering, etsmetoder och steg-för-steg-integration i chipproduktionen.
Resultatet blir inte bara lägre temperatur. När kylningen sker direkt i kislet blir den termiska resistansen så låg att kylvätskan inte behöver vara lika kall för att göra jobbet. Detta kan potentiellt minska energiåtgången för att kyla vätskan och därmed förbättra datacentrets energieffektivitet, ofta mätt som PUE. Det öppnar också för högre serverdensitet: om värmeutvecklingen inte längre är gränssättande för hur tätt servrar kan placeras går det att öka beräkningskapaciteten utan att bygga nya hallar.
Mikrofluidik kan dessutom förändra arkitekturen för framtida chip. En av de stora drömmarna inom AI-hårdvara är 3D-stackning, där flera chip-lager läggs ovanpå varandra för minimal latens och maximal prestanda. Men 3D-arkitekturer har hittills bromsats av att värmen inte gått att få ut ur de inre lagren. Med kylning i själva kislet kan kylmediet föras även till hotspots djupt inne i chipet, vilket gör stackade konstruktioner mer realistiska.
Microsoft ser mikrofluidik som en del av en bredare infrastruktursatsning för nästa generations AI-tjänster, parallellt med utvecklingen av egna chipfamiljer och stora investeringar i datacenterutbyggnad. Nästa steg blir att utvärdera hur mikrofluidisk kylning kan integreras i kommande generationer av företagets egna kretsar och sedan skalas i produktionsmiljö tillsammans med tillverkningspartners. Om tekniken når volymproduktion kan den bli en av de viktigaste möjliggörarna för fortsatt AI-uppskalning – inte genom fler transistorer, utan genom att effektivt flytta bort värmen som annars stoppar utvecklingen.
Missa inte att anmäla dig till Cool Sweden Workshops 2026 – evenemanget för dig som arbetar med Thermal Management och kylning av elektronik.
