Uma startup dos Estados Unidos, em colaboração com o laboratório Sandia, está desenvolvendo uma tecnologia de ponta capaz de resfriar chips de alto desempenho com feixes de laser.
A proposta da Maxwell Labs busca amenizar pontos de calor extremos e também converter parte dessa energia térmica em eletricidade reutilizável, um avanço com potencial para alterar os padrões de eficiência energética em Data Centers e sistemas computacionais de alto desempenho.
Precisão microscópica no combate ao calor
Ao contrário dos métodos tradicionais — como o ar forçado, resfriamento a líquido ou imersão —, o novo sistema usa placas frias feitas de Arseneto de Gálio (GaAs), um material semicondutor de altíssima pureza.
As placas são ativadas por feixes coerentes de laser com comprimento de onda específico. Em vez de aquecer, como normalmente ocorre quando luz intensa atinge materiais, o GaAs responde resfriando zonas críticas, graças à sua alta mobilidade eletrônica.
Agora, o que não é tão móvel assim é a máquina que a Maxwell Labs usa nos testes, com apoio técnico do Sandia National Laboratories:
Portanto, aqui temos uma resposta para tirar o cavalinho da chuva de quem achou que os fans serão aposentados tão cedo: o método proposto não pretende substituir os sistemas de refrigeração atuais, mas sim atuar de forma complementar, focando nas áreas que realmente acumulam mais calor nos chips.
A técnica emprega microestruturas dentro das placas semicondutoras que canalizam os lasers diretamente para os pontos mais quentes dos processadores, resfriando-os de maneira altamente localizada.
A abordagem remonta a experimentos anteriores, como um estudo da Universidade de Copenhague em 2012, onde uma membrana foi resfriada a -269°C utilizando método semelhante, próximo do Zero Absoluto.
Energia reciclada: calor vira fonte elétrica
Além do resfriamento localizado, o sistema também recupera parte da energia removida em forma de luz (mais precisamente, fótons), que podem ser convertidos novamente em eletricidade.
Ao redirecionar calor para energia fotônica reutilizável, essa tecnologia pode transformar a forma como a eficiência energética é tratada em centros de dados
Em outras palavras, em vez de simplesmente dispersar o calor no ambiente, o sistema aproveita o excedente térmico como fonte energética, o que poderia contribuir para reduzir o consumo geral de energia em ambientes de alto processamento.
Porém, os dados sobre a real eficiência dessa conversão energética ainda não foram demonstrados em testes físicos.
Por que Arseneto de Gálio? As propriedades únicas do material-chave da inovação
O Arseneto de Gálio (GaAs) é um semicondutor composto que se destaca por propriedades eletrônicas e ópticas superiores às do tradicional silício. Embora seja mais caro e complexo de fabricar, suas características físicas e químicas únicas fazem dele uma escolha estratégica para aplicações que exigem alta performance — como lasers, células solares e, agora, sistemas de resfriamento de alta precisão.
Entre seus diferenciais, estão a alta mobilidade dos elétrons, que permite conduzir cargas elétricas com maior eficiência e menos perda de energia. Ou seja, o GaAs responde de maneira mais rápida e precisa aos estímulos externos (como feixes de luz), permitindo que ele absorva e redirecione calor com altíssima precisão.
Outra propriedade vital do GaAs é sua capacidade de operar em frequências muito elevadas e de lidar melhor com ambientes de alta temperatura sem degradar seu desempenho.
Além disso, é um material que pode emitir fótons com eficiência, uma característica explorada no processo de recuperação de energia térmica em forma de luz — etapa vital no sistema desenvolvido pela Maxwell Labs.
Desafios industriais: custo e complexidade
Apesar do enorme potencial, a proposta enfrenta barreiras significativas. O principal desafio está na fabricação das placas de Arseneto de Gálio em estado ultrapuro. Para isso, são exigidas técnicas avançadas como epitaxia por feixe molecular (MBE) e deposição química de vapor de metal-orgânico (MOCVD) — processos que não só são energicamente caros como também resultam em altas taxas de defeitos.
Atualmente, um wafer de GaAs com 200 mm pode custar cerca de US$ 5.000, enquanto o equivalente em silício sai por apenas US$ 5. Além disso, o GaAs não é diretamente compatível com chips de silício, exigindo métodos caros como a integração 3D heterogênea ou o wafer bonding para que funcione junto a chiplets convencionais.
Prototipagem e perspectivas de mercado
A Maxwell Labs ainda está na fase de simulação e testes de componentes individuais. Não há, até o momento, um protótipo funcional completo. De acordo com o CEO da empresa, Jacob Balma, os modelos indicam resultados animadores, mas ainda faltam testes práticos.
A expectativa é que o primeiro protótipo operacional seja concluído até o outono de 2025. Enquanto isso, a versão inicial do sistema, chamada MXL-Gen1, já atraiu interesse de alguns parceiros pioneiros.
A startup pretende entregar unidades piloto nos próximos dois anos, com lançamento comercial mais amplo previsto para o final de 2027, caso tudo transcorra conforme planejado.
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Apesar de todo o potencial dessa tecnologia a laser, é fundamental dizer que seu uso está, por enquanto, restrito a ambientes de altíssimo desempenho, como Data Centers, supercomputadores e aplicações científicas ou militares. O investimento necessário, tanto em materiais quanto em integração, torna o sistema inviável para desktops ou notebooks convencionais.
No entanto, não é impossível imaginar que, se obtiver êxito comercial, versões simplificadas e baratas desse tipo de tecnologia possam ser desenvolvidas para nichos específicos — principalmente em PCs voltados à IA local, estações de trabalho intensivas ou realidade estendida. Mas, até lá, os dissipadores, ventoinhas e water coolers continuarão dominando o cenário da computação pessoal.
Fonte: Maxwell Labs e The Register
