개념 증명 레이저 냉각 시스템 구축 준비 완료.
레이저와 갈륨 비소(GaAs) 반도체를 활용하는 혁신적인 냉각 기술을 개발하는 스타트업인 맥스웰 랩스(Maxwell Labs)가 첨단 칩 냉각 솔루션을 개발하고 시연하기 위해 정부 지원 프로그램으로부터 50만 달러의 보조금을 확보했습니다. 이번 이니셔티브는 미 육군 연구 부서, 세인트토마스 대학교(University of St. Thomas), 그리고 에너제틱스 기술 센터(Energetics Technology Center)가 공동으로 추진하는 사업입니다.
이 자금은 군사적 요구에 대응하는 에너지 기술 개발 가속화를 목표로 하는 ‘The Basic Energy Science to (BEST) St. Thomas Applied Renewable Technologies (START)’ 프로그램에서 지원되었습니다. 맥스웰의 연구는 초순수 GaAs 반도체와 레이저에 의존하는 고체 상태 플랫폼을 이용하여 고성능 컴퓨팅 시스템에서 열을 제거하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이 기술은 기존의 냉각 솔루션으로는 처리할 수 없는, 프로세서 내부의 핫스팟(hot spots)으로부터 열을 제거할 수 있게 합니다. 결과적으로, 인공지능(AI) 및 고성능 컴퓨팅(HPC)용 프로세서는 성능과 전력 소비를 지속적으로 늘릴 수 있습니다. 다만, 현재 맥스웰의 기술은 아직 상용화 직전 단계에 이르지는 못했다는 점이 주요 과제입니다.
협약 내용에 따라 맥스웰은 세인트토마스 대학교와 협력하며, 첨단 제조 센터(Center for Advanced Manufacturing), 마이크로그리드 연구 센터(Center for Microgrid Research)와 같은 최첨단 연구 시설을 사용할 계획입니다. 이 파트너십은 공학 전공 학생들에게 광섬유 레이저, 광학 냉각, 시뮬레이션 기반 시스템 분석 등 응용 연구에 참여할 기회를 제공할 것입니다. 초기 개발 작업은 GaAs 반도체 및 레이저 냉각 시스템을 적용한 개념 증명(proof-of-concept) GPU 클러스터 구축에 중점을 둘 예정입니다.
[관련 기사 제목]
- 중국의 AI 인프라 구축은 액체 냉각으로의 급격한 변화를 강요하다
- 3D 프린팅 팬리스 및 펌프리스 액체 쿨러가 데이터 센터에 600와트 냉각 성능 제공
- 중국, 헬륨 없이 -273°C에 도달하는 새로운 초저온 합금 개발
맥스웰의 냉각 방식은 초순수 GaAs 반도체를 냉각판 역할을 하도록 사용하며, 특정 파장의 레이저 빛을 받아 냉각되는 원리를 활용합니다. 이는 GaAs의 높은 전자 이동도를 이용해 정밀한 칩 핫스팟의 열을 제거합니다. 열이 발생하는 영역에 얇은 GaAs 부품을 배치하고 미세 구조물로 레이저를 유도하여 국소 냉각을 수행함으로써, 이 접근 방식은 기존 냉각 시스템을 보완하는 역할을 합니다.
그러나 이 기술은 상당한 비용 및 제조상의 장벽에 직면해 있습니다. 결함이 없는 GaAs 레이어를 생산하려면 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy)나 MOCVD와 같은 에너지 집약적인 방법이 필요하며, 이로 인해 200mm GaAs 웨이퍼는 실리콘의 가격(약 5달러)과 비교했을 때 약 5,000달러에 달합니다. 더욱이 GaAs는 실리콘 칩에 직접 통합될 수 없기 때문에, 실리콘 포토닉스에서 사용하는 3D 적층(3D stacking)이나 웨이퍼 본딩(wafer bonding)과 같은 고비용의 기술에 의존해야 합니다.
맥스웰 랩스는 자사의 기술이 민간 및 국방 분야 모두에 적용 가능하다고 보고 있습니다. 민간 응용 분야에는 AI 및 HPC 클러스터, 고주파 거래 시스템 등이 포함되며, 국방 응용 분야로는 엣지 컴퓨팅 애플리케이션, 첨단 센서, 항공우주, 우주 등의 분야가 있습니다.
제임스 맥커미(James McCummy)는 "이번 기회는 저희가 미국 정부의 강력한 지원을 받는 프로젝트에 참여하게 된 매우 뜻깊은 계기입니다. 저희는 이 기술이 국가 안보와 우주 산업에 큰 기여를 할 것이라고 확신합니다."라고 말했습니다.