Tempo wzrostu rynku chłodzenia cieczą w ciągu najbliższych 10 lat wyniesie aż 16%
Branże takie jak obliczenia o wysokiej wydajności i szkolenie dużych modeli sztucznej inteligencji opierają się na procesorach o wysokiej wydajności. Ze względu na dużą ilość zadań obliczeniowych, którym muszą sprostać te procesory, generują one ogromne ilości ciepła. Dlatego centra danych, w których mieści się duża liczba procesorów i urządzeń sieciowych, generują znaczną ilość ciepła. Wydajne rozwiązania chłodzące mają kluczowe znaczenie dla zapobiegania przegrzaniu procesora i utrzymania optymalnej wydajności.
W porównaniu z tradycyjnymi metodami chłodzenia powietrzem, chłodzenie cieczą charakteryzuje się wyższą wydajnością rozpraszania ciepła. Ciecze mają wyższą pojemność cieplną i przewodność cieplną, dzięki czemu mogą skuteczniej odprowadzać ciepło z urządzeń elektronicznych. Ponieważ nowoczesne urządzenia elektroniczne stają się coraz wydajniejsze i wytwarzają więcej ciepła, dużą uwagę przywiązuje się do rozwoju systemów chłodzenia cieczą. Chłodzenie cieczą jest szeroko stosowanym i obiecującym rozwiązaniem chłodzącym. W ciągu najbliższych 10 lat łączna roczna stopa wzrostu rynku chłodzenia cieczą w centrach danych osiągnie 16%, podczas gdy inne alternatywy chłodzenia cieczą również znacznie wzrosną.
Unikalny czynnik różnicujący zimną płytę leży w jej wewnętrznej mikrostrukturze. Obecnie zastosowanie mikrokanałów w rozwiązaniach z płytą chłodzącą jest przedmiotem badań i zastosowań związanych z chłodzeniem centrów danych. Mikrokanałowe płyty chłodzące mogą zapewnić znaczną zdolność przenoszenia ciepła, jednak zablokowanie mikrokanalików spowodowane osadzaniem się małych ciał obcych; Gdy strumień ciepła jest zbyt duży, płyn w mikrokanale zmienia się z jednofazowego na nieoczekiwanie dwufazowy, a powstałe pęcherzyki nie mogą zostać szybko usunięte, co może powodować miejscowe wysychanie kanału. Problemy te doprowadzą do zmniejszenia wydajności wymiany ciepła przez mikrokanałową płytę chłodzącą. Tradycyjna, równoległa, mikrokanałowa płyta chłodzona cieczą charakteryzuje się niską gęstością strumienia ciepła i nierównomiernym rozkładem przepływu, co stanowi wyzwanie w postaci wydajnego rozpraszania ciepła przez chip serwerowy.
Dlatego badacze wykorzystują różne nieciągłe struktury i specjalne wzory kanałów, aby zakłócać płynny przepływ, sprzyjać turbulencjom płynu i zwiększać powierzchnię wymiany ciepła w celu wzmocnienia wymiany ciepła przez zimną płytę. Jednakże często prowadzi to do większego spadku ciśnienia, co wymaga starannego zaprojektowania mikrostruktury zimnej płyty i symulacji dynamiki płynów. Innowacja mikrostruktury zimnej płyty jest kluczowa. Obecnie ulepsza się przenoszenie ciepła poprzez zakłócenia przepływu i bezpośrednią integrację z obudową procesora w celu zmniejszenia oporu cieplnego interfejsu.
Ta innowacyjna konstrukcja technologii chłodzenia cieczą nosi nazwę zintegrowanego radiatora mikrokanałowego (MC-IHS). Podczas 2.0konferencji iTherm w 2021 r. firma Intel po raz pierwszy zaprezentowała prototyp MC-IHS w artykule konferencyjnym. Wyniki testów termicznych pokazują, że wydajność chłodzenia technologii MC-IHS jest o około 30% wyższa niż w przypadku standardowej płyty zimnej. Gdy obciążenie chłodnicze jest większe niż 1000 W, Rf-in może osiągnąć około 0,05 stopnia C/W.
Chłodzenie cieczą to popularne rozwiązanie termiczne, które zastępuje tradycyjne chłodzenie powietrzem, aby zaspokoić potrzeby chłodzenia procesorów o dużym strumieniu ciepła i serwerów o dużej gęstości. Jednakże wraz ze wzrostem mocy procesora i poprawą integracji urządzeń, wady tradycyjnych płyt zimnych stopniowo się pogłębiają. Dlatego potrzebne są innowacyjne projekty, które zaspokoją potrzeby chłodzenia przyszłych procesorów o mocy 500 W lub 1000 W.
