Темп роста рынка жидкостного охлаждения в ближайшие 10 лет достигнет 16%.
Такие отрасли, как высокопроизводительные вычисления и обучение на больших моделях искусственного интеллекта, полагаются на высокопроизводительные процессоры. Из-за большого количества вычислительных задач, которые приходится решать этим процессорам, они выделяют огромное количество тепла. Поэтому центры обработки данных, в которых размещено большое количество процессоров и сетевых устройств, выделяют значительное количество тепла. Эффективные решения для охлаждения имеют решающее значение для предотвращения перегрева процессора и поддержания оптимальной производительности.
По сравнению с традиционными методами воздушного охлаждения жидкостное охлаждение имеет более высокую эффективность рассеивания тепла. Жидкости обладают более высокой теплоемкостью и теплопроводностью, что позволяет более эффективно отводить тепло от электронных устройств. Поскольку современные электронные устройства становятся все более мощными и выделяют больше тепла, большое внимание уделяется разработке систем жидкостного охлаждения. жидкостное охлаждение — широко используемое и многообещающее решение для охлаждения. В ближайшие 10 лет совокупный годовой темп роста жидкостного охлаждения центров обработки данных достигнет 16%, в то время как другие альтернативы жидкостному охлаждению также будут активно расти.
Уникальный фактор дифференциации холодной пластины заключается в ее внутренней микроструктуре. В настоящее время использование микроканалов для решений с охлаждающими пластинами находится в центре внимания приложений и исследований в области охлаждения центров обработки данных. Холодные пластины с микроканалами могут обеспечить значительную способность теплопередачи, однако закупорка микроканалов может быть вызвана осаждением мелких посторонних предметов; Когда тепловой поток слишком велик, жидкость в микроканале меняется с однофазной на неожиданную двухфазную, и образующиеся пузырьки не могут быть быстро удалены, что может вызвать локальное высыхание канала. Эти проблемы приведут к снижению эффективности теплопередачи микроканальной холодной пластины. Традиционная параллельная микроканальная пластина с жидкостным охлаждением имеет низкую плотность теплового потока и неравномерное распределение потока, что позволяет решить проблему рассеивания тепла высокопроизводительными серверными чипами.
Поэтому исследователи используют различные прерывистые структуры и специальные схемы каналов, чтобы нарушить плавный поток, способствовать турбулентности жидкости и увеличить площадь теплопередачи для усиления теплопередачи с холодной пластиной. Однако это часто приводит к большему перепаду давления, что требует тщательного проектирования микроструктуры холодной пластины и моделирования гидродинамики. Инновации в микроструктуре холодных пластин имеют решающее значение. В настоящее время улучшается теплопередача за счет возмущений потока и осуществляется непосредственная интеграция с корпусом процессора для снижения теплового сопротивления интерфейса.
Эта инновационная технология жидкостного охлаждения называется интегрированным микроканальным радиатором (MC-IHS). На 20-й конференции iTherm в 2021 году компания Intel впервые представила прототип MC-IHS в докладе конференции. Результаты термических испытаний показывают, что охлаждающая способность технологии MC-IHS примерно на 30% выше, чем у стандартной охлаждающей пластины. Когда охлаждающая нагрузка превышает 1000 Вт, Rf-in может достигать примерно 0,05 градуса C/Вт.
Жидкостное охлаждение — популярное решение для охлаждения, которое заменяет традиционное воздушное охлаждение и удовлетворяет потребности в охлаждении процессоров с высоким тепловым потоком и серверов с высокой плотностью размещения. Однако с ростом мощности процессора и улучшением интеграции устройств недостатки традиционных холодных пластин постепенно усиливаются. Поэтому необходимы инновационные разработки для удовлетворения потребностей в охлаждении будущих процессоров мощностью 500 или 1000 Вт.
