Una alianza estratégica entre Maxwell Labs y los Laboratorios Nacionales Sandia desarrolla una tecnología capaz de reducir costes energéticos en centros de datos mediante refrigeración láser.

El imparable crecimiento del consumo energético de los chips de alto rendimiento ha puesto en jaque a la industria tecnológica. A medida que los procesadores gráficos (GPU) y unidades de procesamiento especializadas impulsan aplicaciones como inteligencia artificial, simulaciones científicas o blockchain, los sistemas tradicionales de refrigeración —basados en aire o agua— resultan cada vez más ineficientes y costosos. Pero una nueva solución podría estar en camino, y no proviene de ventiladores ni líquidos: se trata de luz láser.

Maxwell Labs, una startup con sede en Minnesota especializada en nanofotónica, ha anunciado una colaboración estratégica con los Laboratorios Nacionales Sandia (gestionados por el Departamento de Energía de EE.UU.) y la Universidad de Nuevo México para desarrollar y probar una revolucionaria tecnología de refrigeración óptica por láser. El objetivo: crear una nueva generación de placas frías fotónicas que enfríen los puntos más calientes de un chip con precisión quirúrgica, reduciendo el consumo energético y aumentando el rendimiento térmico.

La promesa del láser: enfriar con luz

Aunque tradicionalmente asociamos los láseres al calor, en condiciones específicas pueden utilizarse para enfriar. La clave está en dirigir haces de luz coherente de una longitud de onda concreta a placas fabricadas con arseniuro de galio (GaAs) ultrapuro, un material semiconductor con alta movilidad electrónica.

Estas placas, denominadas «cold plates», se colocan sobre zonas críticas del chip, guiando los haces a través de microestructuras diseñadas a escala nanométrica. El resultado: refrigeración localizada donde más se necesita, sin necesidad de complejos sistemas hidráulicos.

«Solo necesitamos enfriar zonas del tamaño de una mota de polvo», explica Raktim Sarma, físico líder del proyecto en Sandia. Esta capacidad de enfriar regiones tan pequeñas y específicas supone un cambio de paradigma en el diseño térmico de los chips.

Impacto financiero y energético: reducir costes en la era de los centros de datos

Según datos del propio Sandia Lab, hasta un 40% del consumo energético de un centro de datos puede dedicarse exclusivamente a refrigeración. Con la expansión del uso de inteligencia artificial generativa, entrenamiento de modelos de lenguaje y servicios cloud, estos costes se han disparado, presionando los márgenes de empresas tecnológicas y operadores de infraestructura.

«Una solución basada en refrigeración láser podría reducir el consumo de energía y agua, dos recursos cada vez más escasos y costosos», afirma Mike Karpe, cofundador y director de crecimiento de Maxwell Labs. «Además, esta tecnología abre la puerta a nuevos métodos de recuperación de calor que podrían transformarse en electricidad, aumentando aún más la eficiencia».

La proyección es clara: si se validan los modelos actuales, la refrigeración óptica permitirá que los chips operen a frecuencias más altas sin riesgo de sobrecalentamiento, mejorando el rendimiento computacional sin necesidad de rediseñar arquitecturas enteras.

Obstáculos: los costes de producción y el desafío del GaAs ultrapuro

Pese a su potencial, la tecnología no está exenta de retos. El principal es el coste. Mientras una oblea de silicio de 200 mm cuesta alrededor de 5 dólares, una del mismo tamaño fabricada en GaAs ultrapuro puede superar los 5.000 dólares. Y eso sin contar las altas tasas de rechazo en producción por defectos microscópicos.

Sandia Labs, sin embargo, aporta una ventaja competitiva: décadas de experiencia en la fabricación de semiconductores ultrapuros para fines nucleares. Sus equipos, como el reactor de epitaxia por haces moleculares (MBE), permiten controlar el grosor de las capas de GaAs con precisión atómica bajo condiciones de vacío extremo.

«Es una tecnología de nicho y costosa, pero su eficiencia energética podría justificar su adopción en sectores como defensa, investigación científica o centros de datos de alto rendimiento», afirma Sadhvikas Addamane, experto en materiales de Sandia.

Un paso hacia el futuro: de prototipo a comercialización

El acuerdo de colaboración, enmarcado en un CRADA (Cooperative Research and Development Agreement), marca un hito en la transferencia tecnológica entre el sector público y privado en EE.UU. Maxwell diseña los dispositivos, Sandia los fabrica, y la Universidad de Nuevo México analiza su rendimiento térmico.

Aunque los primeros dispositivos están en fase experimental, la intención de Maxwell Labs es comercializar la tecnología en sectores críticos antes de 2027. De tener éxito, podríamos estar ante una disrupción tecnológica similar a la llegada del transistor o la fibra óptica.

Conclusión: luz verde para el enfriamiento del mañana

La refrigeración láser es mucho más que una curiosidad científica. Representa una respuesta concreta a los desafíos energéticos y de rendimiento del futuro digital. En una era marcada por la inteligencia artificial, los chips más potentes necesitan sistemas de enfriamiento más inteligentes. Y quizás, la solución esté en iluminar el problema —literalmente— con un láser.

Fuente: Sandia Labs y Maxwell