Vätskekylningsteknologins revolution i datacenter
Med den innovativa utvecklingen av teknologier som AI, cloud computing och big data, gör datacenter och kommunikationsutrustning, som informationsinfrastruktur, en allt större mängd beräkningar. Med den snabba ökningen av datorkraft i datacenter har effekttätheten för enstaka skåp ökat, vilket ställer högre krav på värmeavledningseffektivitet. Å andra sidan, enligt "dual carbon"-policyn, måste datacenter, som "stora energikonsumenter", kontinuerligt minska sina PUE-indikatorer för att sänka elförbrukningen i kylsystemet. Traditionell luftkylning kan dock inte längre uppfylla ovanstående krav på värmeavledning, och vätskekylningsteknik har dykt upp.
Den bästa grafikprocessorn för datacenter som fanns på marknaden för 10 år sedan var NVIDIA K40, med en termisk designeffekt (TDP) på 235W. När NVIDIA släppte A100 2020 var TDP nära 400W, och med det senaste H100-chippet sköt TDP i höjden till 700W. Strömförbrukningen i termisk design för ett enda högpresterande AI-chip har nått 1000W. Det är underförstått att Intel utvecklar ett chip som kan nå 1,5 kW. Konkurrensen inom artificiell intelligens handlar i slutändan om konkurrens inom datorkraft, och en stor flaskhals för höga datorchips är deras värmeavledningsförmåga. När chipets TDP överstiger 1000W måste vätskekylningsteknik användas.
Vätskekylningsteknik kan effektivt lösa problemen med högdensitetsutbyggnad och lokal överhettning i datorrum, bland vilka nedsänkningsvätskekylning har enastående fördelar när det gäller värmeavledning och energibesparing. Nedsänkningsvätskekylning är en typisk vätskekylningsmetod med direkt kontakt, där elektroniska enheter nedsänks i en kylvätska, och den värme som genereras överförs direkt till kylvätskan och leds genom vätskans cirkulation. Nedsänkningsvätskekylning kan klassificeras i två typer: enfas nedsänkningsvätskekylning och fasförändringssänkningsvätskekylning, beroende på om kylvätskan som används kommer att genomgå en tillståndsförändring under kylning av elektroniska enheter. Fördelen med enfas är att utbyggnadskostnaden och kylmediekostnaden är lägre, och det finns ingen risk för kylvätskespill; Fördelen med fasbyte ligger i dess högre värmeavledningskapacitet och gräns, men den ligger fortfarande efter enfas när det gäller kostnad och teknisk mognad.
Enfas nedsänkningskylning ger en övertygande lösning för datacenter som söker effektiv och pålitlig värmehantering. I denna metod är IT-komponenterna helt nedsänkta i en speciellt formulerad isolerande vätska. Denna vätska absorberar direkt värme från servern, liknande tvåfas nedsänkningskylning. Till skillnad från tvåfassystem kokar inte enfas kylvätska eller genomgår fasövergångar. Det förblir flytande under hela kylningsprocessen. Den uppvärmda isoleringsvätskan cirkulerar genom värmeväxlaren inuti kyldistributionsenheten (CDU). Denna värmeväxlare överför termisk energi till ett oberoende kylmedium, vanligtvis ett slutet vattensystem. Den kylda isoleringsvätskan pumpas sedan tillbaka till nedsänkningstanken för att avsluta kylningscykeln.
I ett tvåfas nedsänkt kylsystem är elektroniska komponenter nedsänkta i ett isolerat värmeledande vätskebad, som har mycket bättre värmeledningsförmåga än luft, vatten eller olja. Skillnaden mellan tvåfas nedsänkningsvätskekylning är att kylvätskan genomgår en fasövergång. Värmeöverföringsvägen för tvåfas nedsänkningsvätskekylning är i princip densamma som för enfas nedsänkningsvätskekylning, med den största skillnaden är att kylvätskan på sekundärsidan endast cirkulerar i det inre området av nedsänkningskammaren, med toppen av varvid nedsänkningskammaren är den gasformiga zonen och botten är vätskezonen; IT-utrustningen är helt nedsänkt i en flytande kylvätska med låg kokpunkt, som absorberar värme från utrustningen och kokar. Den gasformiga kylvätskan med hög temperatur som produceras genom förångning, på grund av sin låga densitet, samlas gradvis på toppen av nedsänkningskammaren och utbyter värme med kondensorn som är installerad på toppen, och kondenserar till ett flytande kylmedel med låg temperatur. Den flödar sedan tillbaka till botten av kammaren under inverkan av gravitationen, vilket uppnår värmeavledning för IT-utrustningen.
I processen med innovativ utveckling av värmeavledningsteknik, oavsett om det är chips eller elektroniska enheter, är volymen, designkostnaden, tillförlitligheten och andra aspekter av produkterna trösklar som företag inte kan undvika. Detta är också problem som värmeavledningstekniken måste balansera och lösa. Olika kombinationsteknologier kan användas för att utveckla produkter för olika värmeavledningsmaterial, teknologier och applikationsscenarier, för att hitta den optimala lösningen för det aktuella mönstret.
