3D-печать давно перестала быть развлечением для гиков и шагнула в самые разные сферы — от строительства до медицины и электроники. Но самые радикальные изменения происходят на микроуровне: именно там маленькие технологические трюки способны перевернуть целые индустрии.

Компания Fabric8Labs научилась «выращивать» медные охлаждающие пластины прямо на процессорах с пиксельной точностью (еще ИИ вовлекают). Это не маркетинговый штамп, а рабочая технология, которая позволяет создавать сложные микроструктуры для отвода тепла. Давайте посмотрим, что это и как работает.

Как работает ECAM: электрохимия, точность и ИИ

Обычно 3D-печать ассоциируется с пластиковыми фигурками или металлическими деталями, спекаемыми лазером в здоровенных машинах. Fabric8Labs пошла другим путём и разработала собственный метод — ECAM (Electrochemical Additive Manufacturing). Здесь материал формируется не за счёт лазера или ультрафиолета, а с помощью электрохимии. Вместо смолы используется водный раствор с ионами меди, похожий на тот, что применяют в гальваническом покрытии печатных плат. Под управлением массива микроэлектродов атомы меди осаждаются слой за слоем, образуя готовую структуру с высокой точностью.

Печатающая головка с массивом микроэлектродов управляет миллионами «пикселей» размером 33 мкм — это воксели, трехмерные точки, задающие разрешение. Каждый воксель осаждает атомы меди с чистотой 99,95%, формируя сложные структуры без дополнительной обработки. Процесс идёт при комнатной температуре, поэтому медь можно осаждать прямо на чувствительные материалы — например, на кремний или печатные платы. В этом и преимущество ECAM: в отличие от традиционных радиаторов с прямыми каналами, вырезанных механически, она позволяет создавать сложные формы и размещать охладители там, где раньше это было невозможно.

Есть и другое преимущество. Прямые каналы в обычных системах склонны к засорам, а их геометрия ограничивает теплоотвод. ECAM же создает хитрые микроканалы — спирали, решётки или гироиды (трёхмерные структуры с максимальной площадью поверхности при минимальном объёме) , которые резко увеличивают площадь теплообмена и лучше справляются с теплом. Это критично для современных чипов, где каждый лишний градус снижает производительность и долговечность. Технология не ограничивается медью: она годится для работы с никелем, золотом, платиной, палладием и вольфрамовыми сплавами, открывая путь к антеннам, радиочастотным фильтрам или медицинским микроустройствам, вроде сенсоров.

Еще одна фишка — дизайн. Fabric8Labs создает пластины как по чертежам инженеров, так и с помощью искусственного интеллекта. ИИ перебирает тысячи вариантов, предлагая сложные формы, вроде капиллярных сетей или гиродами с открытым объёмом до 80%, которые оптимизируют потоки жидкости и снижают риск засоров. Инженеры разрабатывают кастомные решения для серверных чипов или ИИ-ускорителей. Это как дуэль умов, где обе стороны выдают впечатляющие результаты.

Печатающая головка сейчас ограничена 5×5 дюймами (около 12,7×12,7 см), но компания работает над её увеличением до размеров большого монитора, чтобы создавать крупные детали или множество мелких за раз. Жидкий раствор, хранящийся при комнатной температуре, упрощает масштабирование по сравнению с лазерными системами. Плюс, ECAM потребляет на 90% меньше энергии и использует перерабатываемый состав, что делает ее экологичной. Сотрудничество с AEWIN Technologies показало, что микрорешетчатые пластины для двухфазного иммерсионного охлаждения достигают PUE ниже 1,02, увеличивая площадь теплообмена на 900% и повышая эффективность на 1,3 °C за каждые 100 Вт — находка для дата-центров, где охлаждение съедает до половины энергии.

Selectel Tech Day — 8 октября

Разберем реальный опыт IT-команд, технический бэкстейдж и ML без спецэффектов. 15 стендов и интерактивных зон, доклады, мастер-классы, вечерняя программа и нетворкинг. Участие бесплатное: нужна только регистрация.

Зарегистрироваться →

Применение и перспективы

ECAM открывает новые горизонты для охлаждения. Один из главных подходов — прямое нанесение пластин на подложку чипа (direct-to-substrate). Вместо того чтобы припаивать или приклеивать отдельные элементы, Fabric8Labs «выращивает» медные структуры прямо на кремнии или чиплетах. Это упрощает сборку и делает системы компактнее, что идеально для современных электроники, где каждый миллиметр на счету.

Еще одно направление — двухфазное иммерсионное охлаждение. Здесь используются специальные пластины (boiler plates), которые работают с кипящей жидкостью, отводящей тепло через фазовый переход. Fabric8Labs уже показала такие решения для платформы AMD SP5, и они справляются с чипами, выделяющими до 1 кВт тепла, как современные ИИ-ускорители. Это важно, ведь в дата-центрах до 40–50% энергии уходит на борьбу с теплом. Сложные микроканалы, созданные ECAM, обеспечивают стабильный теплоотвод без засоров, что продлевает срок службы систем.

ECAM не ограничивается только охлаждением. Та же технология подходит для работы с другими металлами и позволяет создавать, например, антенны, радиочастотные фильтры или медицинские микроустройства вроде сенсоров и инструментов. В перспективе процессоры могут проектироваться уже с «вшитыми» медными лабиринтами для отвода тепла. Такой подход упрощает производство, снижает затраты и повышает надёжность всей системы.

Когда ждать в продакшне

Fabric8Labs уже не ограничивается лабораторией: пилотный завод в Сан-Диего печатает реальные пластины, а партнерства с AEWIN и Wiwynn показывают первые коммерческие применения в серверном сегменте. Особенно это заметно на платформах вроде AMD SP5, где тепловыделение доходит до киловатта.

Дальше компания делает ставку на масштабирование и автоматизацию. Один из приоритетов — интеграция с EDA-софтом, чтобы охлаждающие структуры проектировались автоматически вместе с самим чипом. Другой вектор — развитие двухфазного охлаждения: печать кастомных кипящих пластин под конкретные процессоры или ИИ-ускорители. Параллельно Fabric8Labs работает над увеличением площади печатающей головки и оптимизацией производственного процесса, чтобы за один цикл выпускать крупные элементы или сразу сотни мелких деталей. В планах также расширение линейки применяемых материалов — от меди к никелю и вольфрамовым сплавам, что позволит выйти за рамки охлаждения и предлагать решения для телеком- и медтехники.

Массовый выход в дата-центры можно ожидать в горизонте ближайших 2–3 лет. А вот до потребительских устройств (ноутбуки, игровые ПК) технология дойдет не скоро: сначала ее обкатают на дорогом серверном «железе», где каждая доля процента энергоэффективности экономит миллионы.