Cabos Supercondutores de Alta Temperatura da Microsoft: como a engenharia de cabeamento compacto pode encolher o data center em 10x
A palavra-chave do momento nos laboratórios da Microsoft é cabo supercondutor de alta temperatura. A companhia aposta nessa classe de materiais para redesenhar completamente a infraestrutura elétrica dos seus hyperscale data centers, hoje sobrecarregados pelo apetite energético da IA generativa. Ao substituir a fiação tradicional de cobre por fitas de óxido de bário-cobre-ítrio (REBCO) resfriadas a nitrogênio líquido, a Microsoft vislumbra uma redução de até 10 x no diâmetro e no peso dos condutores, corte virtualmente total de perdas ôhmicas e, como consequência direta, racks mais densos, salas elétricas menores e linhas de transmissão externas mais discretas.
- Arquitetura elétrica e cabos supercondutores de alta temperatura
- Eficiência energética e zero resistência
- Design térmico: criogenia a nitrogênio líquido
- Impacto mecânico: densidade de corrente e redução de 10 x no diâmetro
- Implantações externas: linhas de transmissão HTS e corredor de 2 m
- Supply chain: fita REBCO, terras raras e escalabilidade
- Integração com a pilha de computação de IA
- Próximos passos e disponibilidade
Arquitetura elétrica e cabos supercondutores de alta temperatura
O data center moderno é um labirinto de barramentos blindados, bandejas de cabos de alimentação e painéis de distribuição (PDU). Cada GPU H100 consome cerca de 700 W; um chassi de oito placas passa facilmente de 5,6 kW, fora condicionamento térmico e rede. Conduzir dezenas de megawatts por galpões de 30 000 m² exige bitolas de cobre grossas — 500 kcmil ou mais — cujo raio mínimo de curvatura limita a topologia do edifício. A proposta da Microsoft é substituir esses condutores por fitas REBCO enroladas em uma bainha dielétrica; cada fita transporta correntes acima de 3 kA a 77 K (–196 °C) sem resistência elétrica.
Na prática, isso significa que onde hoje se usa um cabo de cobre de 50 mm de diâmetro para 4 000 A, poderemos empregar um feixe HTS de 5 mm. O ganho geométrico é brutal: mais cabos cabem no mesmo eletroduto e podemos roteá-los em curvas fechadas sem estresse mecânico. Racks podem receber energia por dutos verticais estreitos, liberando espaço para fluxos de ar frio ou para circuitos de líquido dielétrico em sistemas de imersão.
Eficiência energética e zero resistência
A perda em um cabo de cobre é descrita por P = I²·R. Em um backbone de 10 MW, mesmo resistência de 0,2 mΩ/m resulta em dissipações da ordem de 20 kW por quilômetro — calor que o sistema de HVAC precisa extrair. O cabo supercondutor de alta temperatura elimina a parte R da equação quando mantido abaixo da temperatura crítica (Tc ≈ 90 K para REBCO). Essa supressão de perdas diminui a fatura de energia e o dimensionamento de chillers, porque o calor que deixa de ser gerado no cabeamento não precisa ser removido mais adiante.
Outro efeito colateral positivo é a queda de drop-voltage. Com R≈0, o data center pode operar seus barramentos em tensões mais baixas, reduzindo riscos de arco elétrico e simplificando a eletrônica de front-end das placas: os VRMs (Voltage Regulator Modules) lidam com menores variações, resultando em menos ripple e maior confiabilidade.
Design térmico: criogenia a nitrogênio líquido
Supercondutividade não ocorre sem frio intenso. Em vez de hélio líquido (4 K), inviável em escala, a Microsoft aposta em nitrogênio líquido (LN2), abundante e barato (≈ US$ 0,10/L em contratos a granel). O circuito criogênico percorre as mesmas rotas do cabeamento, isolado a vácuo em tubos de aço duplex com manta multilayer aluminizada, semelhante a linhas criogênicas de MRI.
Bombas de circulação mantêm LN2 cerca de 2 bar acima do atmosférico, evitando ebulição local. Sensores Pt-100 e transmissores 4–20 mA monitoram T e P em tempo real; caso o fluido suba além de 77 K, um sistema de bypass converte a linha para modo “cobre” temporário, abrindo contato de cobre redundante dentro do mesmo cabo (design failsafe inspirado em projetos da Nexans para a rede de Chicago). Assim, mesmo em falha de criogenia, o data center não desligará subitamente.
Impacto mecânico: densidade de corrente e redução de 10 x no diâmetro
Cada camada de fita REBCO suporta densidades de corrente superiores a 500 A·mm⁻², contra 6 A·mm⁻² no cobre para operação contínua em regime de 90 °C. Esse salto permite a já citada redução de 10 x no diâmetro. O benefício não é apenas espacial: cabos mais finos pesam menos (g/cm³ do supercondutor é similar ao do cobre, mas a seção transversal é menor), facilitando instalação aérea ou em bandejas suspensas sem reforços estruturais.
No experimento financiado pela Microsoft com a VEIR, 100 m de cabo HTS alimentaram racks de 1 MW com queda de tensão indetectável (< 0,1 %) e temperatura de superfície externa abaixo de 35 °C — importante para normas NFPA. Além disso, a flexibilidade do conjunto permitiu raios de curvatura de 0,5 m, algo impensável com cabos de cobre equivalente.
Implantações externas: linhas de transmissão HTS e corredor de 2 m
Fora do campus, o dilema é levar dezenas de MW até o site sem atrasar licenciamento ambiental. Linhas aéreas de 230 kV costumam exigir faixa de servidão de 70 m por conta do corona e da flecha dos cabos. A Microsoft defende dutos subterrâneos HTS trifásicos a 69 kV, que precisam de apenas 2 m de largura, reduzindo desapropriações e custos de engenharia civil.
O princípio é idêntico ao projeto AmpaCity, em Essen, e à linha ComEd em Chicago: três condutores HTS coaxiais dentro de um tubo comum, LN2 circulando e envoltório de aço inoxidável 316L. A blindagem magnética natural da supercorrente — efeito Meissner — limita campos externos a < 1 mT, eliminando riscos a equipamentos sensíveis ou implantes médicos em zonas urbanas.
Supply chain: fita REBCO, terras raras e escalabilidade
O gargalo logístico tradicional é a produção da fita REBCO. O processo de Deposição Química em Solução (CSD) sobre substrato de níquel-tungstênio ainda está concentrado na China (Zhejiang Orient, Ningbo SMI). Entretanto, o boom de pesquisa em fusão nuclear — Tokamak SPARC, HTS magnets da Commonwealth Fusion Systems — ampliou a demanda e trouxe novos players, como American Superconductor (EUA) e SuperOx (Japão). Isso diluiu riscos geopolíticos e baixou o custo de 3 000 US$/kA·m (2018) para cerca de 600 US$/kA·m em 2025.
Para um data center de 100 MW com topologia em anel de 200 m de cabo HTS por loop, o CAPEX em fita ficaria abaixo de 12 M US$. O payback estimado, segundo cálculos internos divulgados por Alistair Speirs, é de 3,5 anos graças à economia de 2,5 % em perdas de distribuição e à redução de 15 % em OPEX de refrigeração.
Integração com a pilha de computação de IA
A engenharia de energia deva caminhar junto com a de silício. Cada GPU Hopper comunica via NVLink 4 a 900 GB/s e trabalha melhor a 35 °C ou menos. Se o backbone elétrico gera menos calor e ocupa menos espaço, sobra área para loop de líquido dielétrico ou imersão em Fluorinert FC-3284, solução que pode levar dissipação total do rack para 100 kW no formato 4U. A densidade computacional cresce sem ultrapassar limite de 1,5 MW por contêiner ISO, útil em designs modulares como o Project Natick.
Próximos passos e disponibilidade
A Microsoft não divulgou datas comerciais, mas fontes internas apontam pilotos em Quincy (Washington) já no segundo semestre de 2026, alimentando clusters de treinamento de grandes modelos de linguagem. A expectativa é que o cabo supercondutor de alta temperatura se torne padrão de campus a partir de 2028, começando por novas construções, onde o layout pode nascer “superconducting-ready”.
O salto seguinte deve vir do lado dos materiais: nitreto de ferro supercondutor a 250 K sob alta pressão, pesquisado pela Universidade de Rochester, ou fitas Bi-2212 com Tc de 110 K, que permitiriam resfriamento a 100 K com refrigeradores de Stirling sem fluido criogênico líquido. Quando (e se) isso ocorrer, o overhead de criogenia cairá ainda mais, tornando irresistível a adoção maciça em toda a infraestrutura de TI.
Para o consumidor corporativo, o recado é claro: prepare-se para data centers menores, mais silenciosos e — o ponto crítico — conectados a redes que suportam a explosão de demanda de IA sem colapsar a malha elétrica nacional. Supercondutividade já não é apenas tema de laboratório; é alicerce da próxima geração de infraestrutura digital de alto desempenho.
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