Forscher der University of Waterloo in Kanada haben eine Hybridkühlung für Rechenzentren der künstlichen Intelligenz entwickelt, die mit einem einzigen Tropfen Kühlmittel die heißesten Stellen von Chips gezielt abkühlt. In Labortests kochte der Tropfen auf einem simulierten Hotspot und senkte dessen Temperatur um bis zu 17 °C in 15 Sekunden — mehrfach schneller als herkömmliche Immersionskühlung. Die Universität gab die Arbeit am 10. November 2026 bekannt; die Studie erschien im Journal of Colloid and Interface Science.
Das Problem ist Betreibern von KI-Rechenzentren wohlbekannt: Je nach Arbeitslast können kleine Bereiche eines Chips innerhalb von Sekunden deutlich heißer werden als der Rest, wodurch das Bauteil langsamer wird, schneller altert und an Zuverlässigkeit verliert. Immersionskühlung — das Eintauchen von Bauteilen in Kühlmittel — wird in diesen Umgebungen bereits eingesetzt, doch Flüssigkeit, die lediglich am Chip vorbeiströmt, reagiert zu langsam auf plötzliche Hitzespitzen.
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Wie die Hybridkühlung funktioniert
Die Hybridkühlung teilt die Aufgabe in zwei Teile. Die allgemeine Kühlung übernimmt das Eintauchen in günstiges deionisiertes Wasser, während die gezielte Kühlung Tropfen eines teuren, spezialisierten Kühlmittels nutzt, die nur dort eingesetzt werden, wo die Hitze hochschnellt. „Es ist eine Arbeitsteilung", sagte Professor Sushanta Mitra, der die Forschung leitete und geschäftsführender Direktor des Waterloo Institute for Nanotechnology ist. „Wasser ist hervorragend darin, die ständige Alltagswärme zu bewältigen, und die Tropfen kümmern sich um plötzliche Spitzen."
Das Team wählte ein Elektronikkühlmittel mit einem deutlich niedrigeren Siedepunkt als Wasser — Novec 7100, laut der Berichterstattung von The Brighter Side — und dichter als Wasser, sodass es sich nicht vermischt und auf dem Hotspot bleibt. Wenn der Tropfen kocht, nimmt er viel Wärme auf, und die aufsteigenden Blasen rühren das umgebende Wasser um und beschleunigen so die Wärmeabfuhr. „Kochen nimmt viel Wärme auf, und die aufsteigenden Blasen rühren das umgebende Wasser um, damit es die Wärme schneller abtransportiert", erklärte Mitra. „Wir erhalten die Wirkung des Kochens, aber nur dort und wenn sie gebraucht wird."
Bei dieser Hybridkühlung nutzten die Forscher zudem ihre Verkapselungstechnik, um die Kühlmitteltropfen in eine dünne Haut aus Silikonöl zu hüllen. Winzige wärmeleitende Keramikpartikel in der Beschichtung helfen, die Geschwindigkeit zu steuern, mit der die Tropfen kochen.
Nächste Schritte — und die Grenzen der Studie
Das Team stellt sich vor, dass die Hybridkühlung auf eine von zwei Arten arbeitet: Kühlmitteltropfen, die durch das Wasser zirkulieren und aktiviert werden, wenn sie auf Hotspots treffen, oder Tropfen, die direkt zu von Sensoren erkannten Hotspots geliefert werden. Die Methode könnte auch in Elektrofahrzeugen, Batterien, Hochleistungslasern und LED-Beleuchtung Anwendung finden.
Das Ergebnis sollte eingeordnet werden: Die Tests fanden im Labor an einem simulierten Hotspot und auf einem einzigen Chip statt. Das System befindet sich noch in einem frühen Stadium — ohne Kostendaten, ohne Langzeittests zur Zuverlässigkeit und ohne Zeitplan für Pilotprojekte. Und frische Tropfen in laufenden Geräten zuzuführen, bleibt eine zu lösende Herausforderung.
Mitra führte die Forschung gemeinsam mit dem Postdoktoranden Tian-Yu Zhang und dem Doktoranden Arnav Banerjee durch.
Quellen
- University of Waterloo — Waterloo innovation could make cooling AI data centres cheaper and more efficient
- Tech Xplore — Hybrid system could make cooling AI data centers cheaper and more efficient
- The Brighter Side — Hybrid cooling system could make AI data centers cheaper and more efficient
- Journal of Colloid and Interface Science — A hybrid immersion cooling assisted by liquid-liquid encapsulation (DOI: 10.1016/j.jcis.2026.141479)
Titelbild: Ingenieurforscher der University of Waterloo, von links nach rechts Arnav Banerjee, Dr. Tian-Yu Zhang und Dr. Sushanta Mitra (University of Waterloo).
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Von Muse
