Microfluídica e refrigeração líquida: o que muda nos data centers de IA

Aceleradores de IA concentram uma carga térmica elevada em servidores e racks. Em instalações de alta densidade, movimentar ar suficiente para remover esse calor exige mais capacidade de ventilação e gerenciamento térmico. Uma análise da Lombard Odier, citando dados da The Green Grid, situa em torno de 15–25 kW por rack o limite habitual dos sistemas tradicionais a ar sem equipamentos adicionais. O valor exato depende do projeto da sala e dos equipamentos.

A refrigeração líquida muda o ponto em que o calor é capturado: em vez de depender apenas do ar que circula pelo ambiente, um circuito transporta o calor do chip ou do servidor até um sistema que o dissipa. Segundo a NVIDIA, a refrigeração já chegou a representar até 40% do consumo elétrico de um data center. É um valor geral citado pela empresa, não uma proporção fixa para cada instalação.

Isso não torna a refrigeração líquida obrigatória em todos os data centers. A decisão depende da potência por rack, da configuração dos equipamentos, da infraestrutura disponível e das condições climáticas. Para um operador, a questão prática não é simplesmente ar versus líquido: também importa saber se convém uma adaptação gradual, um sistema híbrido ou um projeto novo pensado desde o início para cargas de alta densidade.

A microfluídica busca encurtar ainda mais o caminho entre a fonte de calor e o refrigerante. Segundo a publicação Profissional Review, a Microsoft desenvolve uma técnica que forma canais microscópicos no silício, por onde o líquido circula perto das áreas que geram calor. A ideia difere de uma placa fria convencional, que extrai calor da superfície do componente.

A publicação descreve testes com GPUs nos quais a elevação máxima da temperatura do silício teria sido reduzida em cerca de 65% em comparação com métodos convencionais. Também relata uma eficiência de refrigeração até três vezes maior. Esses resultados se referem aos testes e às comparações apresentados pela publicação; não constituem, por si só, uma medida universal da economia de energia de um data center nem permitem extrapolar o resultado para todos os chips.

A Profissional Review atribui à Microsoft o uso de algoritmos de inteligência artificial para analisar padrões térmicos e projetar a geometria dos canais. A abordagem é relevante porque os pontos quentes de um chip não se distribuem uniformemente: ajustar o percurso do líquido pode aproximar a refrigeração das áreas que mais precisam dela. O benefício potencial está em controlar o calor na escala do chip, embora integrar canais ao silício envolva requisitos de fabricação e engenharia diferentes dos de uma placa fria externa.

A AWS seguiu outro caminho: projetou um sistema de refrigeração líquida para seus servidores com GPUs NVIDIA Blackwell, mantendo, porém, a refrigeração a ar em parte da infraestrutura. Em julho de 2025, a DatacenterDynamics noticiou o sistema IRHX (In-Row Heat Exchanger) e a explicação da AWS sobre as limitações de outras opções, como os prazos de construção de novas instalações ou as adaptações necessárias.

A descrição do IRHX inclui um gabinete de distribuição de água, uma unidade de bombeamento e módulos de ventiladores com serpentinas. O refrigerante absorve calor em placas frias junto aos chips e retorna ao trocador de calor em linha; ali, ventiladores ajudam a dissipar o calor no corredor quente. Portanto, trata-se de uma solução de líquido para chip e líquido para ar, não de um sistema que elimina por completo a circulação de ar no ambiente.

Segundo a cobertura da DatacenterDynamics e a análise independente da Dell’Oro, o projeto modular permite ajustar os módulos de troca térmica às necessidades de uma fileira de racks. Para operadores com salas já construídas, essa arquitetura pode ser uma alternativa a substituir toda a infraestrutura mecânica. Isso não significa que qualquer instalação possa recebê-la sem obras: a compatibilidade depende do espaço, dos circuitos, da capacidade elétrica e da disposição específica do data center.

A refrigeração direta ao chip conduz líquido até placas frias acopladas a componentes como GPUs e CPUs. Já a imersão coloca equipamentos eletrônicos em contato com um fluido dielétrico. As duas técnicas transferem calor por meio de líquido, mas diferem na interação com os servidores e no tipo de infraestrutura necessário.

Para um data center que pretende incorporar aceleradores a racks existentes, as placas frias podem facilitar uma transição gradual se os servidores e as instalações comportarem os circuitos necessários. O sistema IRHX da AWS ilustra uma estratégia de adaptação: líquido perto dos chips e dissipação do calor por módulos em linha. A imersão oferece outra arquitetura, mas exige o gerenciamento de tanques e fluidos ao redor dos equipamentos. A escolha mais conveniente depende das condições de operação e manutenção do local.

É preciso ter cuidado ao interpretar números de eficiência. A Lombard Odier resume uma estimativa de até 15% de melhoria energética em comparação com a refrigeração a ar, mas o resultado depende do que é medido e de como a instalação é projetada. Não é uma garantia para cada data center. Convém distinguir a eficiência na remoção de calor da eletricidade total consumida pela instalação: bombas, ventiladores, chillers e condições ambientais também afetam o balanço.

Um circuito líquido exige mais do que placas frias: são necessários distribuição de refrigerante, bombeamento, conexões, controles e uma estratégia para dissipar o calor para fora do servidor. O IRHX mostra uma combinação possível, com unidades de bombeamento e módulos de troca térmica instalados junto às fileiras de racks. Em instalações existentes, essa distribuição pode reduzir a necessidade de refazer toda a sala, embora as adaptações dependam de cada local.

Há também projetos que transferem mais funções para o líquido. A NVIDIA afirma que seu projeto de referência DSX para a geração Rubin prevê refrigeração líquida nos chips e nos componentes de rede, por meio de um circuito fechado e sem ventiladores no sistema descrito. A empresa informa que o refrigerante pode operar a até 45 °C e que, com chillers secos e condições adequadas, é possível reduzir bastante o uso de água para refrigeração. Essas são características de um projeto de referência da NVIDIA, não uma descrição de todos os data centers nem uma garantia aplicável a qualquer clima.

A temperatura ambiente e o destino do calor são decisões de arquitetura, não detalhes secundários. A NVIDIA explica que, em condições favoráveis, chillers secos podem dissipar calor sem torres evaporativas; em outros climas, pode continuar sendo necessário usar chillers mecânicos durante parte do ano. Em projetos novos, a escolha do local, a disponibilidade de energia e água, o espaço para equipamentos e a possibilidade de reutilizar calor devem ser avaliados junto com a capacidade de computação.

Não há uma única rota de migração. Um operador pode manter a refrigeração a ar nas áreas de menor densidade e criar zonas líquidas para os servidores mais exigentes; também pode projetar um novo campus para operar com circuitos líquidos desde o início. A AWS mostra uma via de adaptação para data centers existentes, enquanto o projeto DSX da NVIDIA representa uma arquitetura mais integrada. A escolha depende da carga térmica e do edifício, não apenas da geração da GPU.

O mercado é outro indicador, mas não deve ser interpretado como uma medida direta da adoção em cada região. A Mordor Intelligence estima que o mercado de refrigeração líquida para GPUs chegará a US$ 8,35 bilhões em 2026 e projeta uma taxa de crescimento anual composta de 26,37% entre 2026 e 2031. Trata-se de uma previsão de uma empresa de análise, não de um resultado já observado nem de uma garantia de crescimento.

Para avaliar um investimento, convém separar quatro perguntas: qual será a carga térmica de cada rack; que parte dos servidores precisa de refrigeração líquida; quais alterações serão necessárias nos circuitos e na sala; e como o resultado será medido, incluindo energia e água. A refrigeração líquida não elimina o calor: muda como ele é capturado e dissipado. Essa distinção ajuda a evitar comparações entre percentuais de eficiência que descrevem sistemas, instalações ou condições diferentes.