Het groeipercentage van de markt voor vloeistofkoeling in de komende tien jaar bedraagt maar liefst 16%
Industrieën zoals high-performance computing en kunstmatige intelligentie, grote modeltraining zijn afhankelijk van krachtige processors. Door de grote hoeveelheid rekentaken die deze processors moeten uitvoeren, genereren ze enorme hoeveelheden warmte. Daarom genereren datacenters die een groot aantal processors en netwerkapparaten huisvesten een aanzienlijke hoeveelheid warmte. Efficiënte koeloplossingen zijn van cruciaal belang om oververhitting van de processor te voorkomen en optimale prestaties te behouden.
Vergeleken met traditionele luchtkoelingsmethoden heeft vloeistofkoeling een hogere warmteafvoerefficiëntie. Vloeistoffen hebben een hogere thermische capaciteit en thermische geleidbaarheid, waardoor warmte effectiever van elektronische apparaten kan worden verwijderd. Naarmate moderne elektronische apparaten steeds krachtiger worden en meer warmte genereren, heeft de ontwikkeling van vloeistofkoelsystemen veel aandacht gekregen. vloeistofkoeling is een veelgebruikte en veelbelovende koeloplossing. In de komende tien jaar zal de samengestelde jaarlijkse groei van vloeistofkoeling in datacenters 16% bedragen, terwijl andere alternatieven voor vloeistofkoeling ook sterk zullen groeien.
De unieke differentiatiefactor van de koude plaat ligt in de interne microstructuur. Momenteel is het gebruik van microkanalen voor koudeplaatoplossingen de focus van koeltoepassingen en onderzoek in datacenters. Koude platen met microkanalen kunnen een aanzienlijk vermogen tot warmteoverdracht bieden, maar verstopping van microkanalen veroorzaakt door de afzetting van kleine vreemde voorwerpen; Wanneer de warmtestroom te hoog is, verandert de vloeistof in het microkanaal van eenfasig naar onverwacht tweefasig en kunnen de resulterende bellen niet snel worden verwijderd, wat plaatselijke uitdroging van het kanaal kan veroorzaken. Deze problemen zullen leiden tot een afname van de warmteoverdrachtsprestaties van de koude plaat met microkanalen. De traditionele vloeistofgekoelde plaat met parallelle microkanalen heeft een lage warmtefluxdichtheid en een ongelijkmatige stroomverdeling, waardoor de uitdaging van hoogwaardige warmteafvoer van serverchips wordt geconfronteerd.
Daarom gebruiken onderzoekers verschillende discontinue structuren en speciale kanaalpatronen om een soepele stroming te verstoren, vloeistofturbulentie te bevorderen en het warmteoverdrachtsgebied te vergroten om de warmteoverdracht van de koude plaat te versterken. Dit leidt echter vaak tot een grotere drukval, wat een zorgvuldig ontwerp van de microstructuur van de koude plaat en simulatie van de vloeistofdynamica vereist. De innovatie van de microstructuur van koude platen is cruciaal. Momenteel wordt de warmteoverdracht verbeterd door stromingsverstoringen en wordt er rechtstreeks geïntegreerd met de processorverpakking om de thermische weerstand van de interface te verminderen.
Dit innovatieve technologieontwerp voor vloeistofkoeling wordt microchannel Integrated Heat Sink (MC-IHS) genoemd. Op de 20e iTherm-conferentie in 2021 presenteerde Intel het MC-IHS-prototype voor het eerst in een conferentiepaper. Uit de thermische testresultaten blijkt dat het koelvermogen van de MC-IHS-technologie ongeveer 30% hoger is dan dat van de standaard koude plaat. Wanneer de koelbelasting groter is dan 1000 W, kan Rf-in ongeveer 0,05 graden C/W bereiken.
Vloeistofkoeling is een populaire thermische oplossing die traditionele luchtkoeling vervangt om te voldoen aan de koelbehoeften van processors met hoge warmteflux en servers met hoge dichtheid. Met de groei van het CPU-vermogen en de verbetering van de apparaatintegratie worden de tekortkomingen van traditionele koude platen echter geleidelijk groter. Daarom zijn innovatieve ontwerpen nodig om te voldoen aan de koelbehoeften van toekomstige 500W- of 1000W-processors.
