如何釋放被動式兩相液冷的潛力？

在這個云計算、人工智能和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)字時代，數(shù)據(jù)中心面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。新的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)施的升級正在加速。數(shù)據(jù)中心目前消耗的電能約占全球的1-1.3%，其中制冷占了近40%的能源負(fù)荷。這凸顯了行業(yè)如何防止IT設(shè)備過熱的變革措施的緊迫性，尤其是在數(shù)據(jù)中心需求持續(xù)激增的情況下。

數(shù)據(jù)中心冷卻一直是一個要求很高的問題，但今天這個行業(yè)正在見證一個重大的轉(zhuǎn)變。下一代高性能處理器正在挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的散熱方式，因為它們的功耗增加，比十年前的上一代發(fā)出的熱量高出3.5倍。

由于機柜的體積熱容量較低，其功率密度越來越超過空氣冷卻能力，因此包括計算機房空調(diào)在內(nèi)的空氣冷卻方法受到限制。為了解決這個問題，數(shù)據(jù)中心可以考慮減少服務(wù)器數(shù)量，但這種方法可能會導(dǎo)致經(jīng)濟效益不佳。相反，該行業(yè)正在目睹機架功率飆升至50kW，并且未來幾年可能會繼續(xù)達到100kW甚至更高。

因此，僅使用空氣冷卻方法的數(shù)據(jù)中心將面臨巨大挑戰(zhàn)，難以滿足社會日益增長的數(shù)據(jù)需求。液體冷卻將發(fā)揮關(guān)鍵作用，而被動式兩相液體冷卻正成為一個頗具吸引力的前景。

液體冷卻方法

新的數(shù)據(jù)中心正在采用更靠近IT設(shè)備的液冷技術(shù)，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心則在尋求經(jīng)濟的方式來集成液冷，以運行最新的IT設(shè)備，而無需進行重大的基礎(chǔ)設(shè)施改造。在選擇正確的液冷實施方案之前，需要考慮幾個因素。

間接液體冷卻仍然依賴于服務(wù)器級別的空氣冷卻，但將空氣-液體熱交換器或液冷行內(nèi)空調(diào)裝置帶到機架附近，以消散IT設(shè)備產(chǎn)生的熱量。此類系統(tǒng)可以使用單相流的水或在傳熱過程中蒸發(fā)的介電流體。這些液體系統(tǒng)可以提供更好的冷卻效果以及與現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的兼容性。然而，在服務(wù)器級別，由于繼續(xù)使用傳統(tǒng)的空氣冷卻散熱器，它們受到限制。要實現(xiàn)更好的性能，需要更大、更復(fù)雜的散熱器設(shè)計和相對昂貴的鼓風(fēng)機或風(fēng)扇，以在可接受的噪音范圍內(nèi)改善氣流管理。

直接芯片冷卻可以采用兩種不同的方式實現(xiàn)。首先，單相水冷采用泵將水流輸送到連接到高功率服務(wù)器組件的冷板。與空氣冷卻一樣，水溫隨著吸收組件的熱量而升高，這與性能和流速密切相關(guān)。其次，雙相制冷劑冷卻采用泵送的液體冷卻劑流入冷板，在接近恒定的溫度下沸騰吸收熱量。

從每個冷板流出的液體/蒸汽混合物被輸送到冷卻劑分配單元，然后冷凝回液體。這兩種實現(xiàn)方式仍然依靠空氣冷卻來解決低功率組件產(chǎn)生的熱量，并且需要復(fù)雜的主動控制，這可能會因使用泵而引起可靠性問題。

浸入式冷卻將IT設(shè)備浸沒在以泵送單相或被動雙相模式運行的介電流體中。雖然這種方法對于新數(shù)據(jù)中心很有吸引力，但它在現(xiàn)有設(shè)施中面臨著重大挑戰(zhàn)。它很難與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施集成，并且會帶來空間限制、可維護性和成本問題，因此對于現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心來說效率低得多。

冷卻技術(shù)的新進入者

市場顯然需要突破性的技術(shù)，以便在數(shù)據(jù)中心行業(yè)快節(jié)奏、高可靠性的環(huán)境中實現(xiàn)能源效率、成本節(jié)約和長期可擴展性。這就是被動式兩相液體冷卻的用武之地。

這種閉環(huán)液體冷卻技術(shù)采用高性能冷板蒸發(fā)器和冷凝器，確保由處理器本身的熱量驅(qū)動的自然流動循環(huán)。它可實現(xiàn)可持續(xù)運行和高機架密度，同時確保靈活性、可維護性和可靠性。

該解決方案無需泵送、無需水、可自行調(diào)節(jié)且易于維護，由于復(fù)雜性較低且使用一系列經(jīng)濟高效的介電冷卻劑，因此幾乎無需維護?？傮w運營費用的減少是顯而易見的，并且正在吸引業(yè)界通過在現(xiàn)有或新的數(shù)據(jù)中心添加液冷機架（與傳統(tǒng)的風(fēng)冷機架一起）來提高數(shù)據(jù)中心效率。

隨著行業(yè)正站在新數(shù)字時代的風(fēng)口浪尖，這項突破性的被動式兩相液體冷卻技術(shù)不僅有望徹底改變數(shù)據(jù)中心的效率，而且還為其他行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者樹立了先例，為每個人創(chuàng)造更具創(chuàng)新性和可持續(xù)性的數(shù)字未來。隨著數(shù)據(jù)中心利益相關(guān)者探索不同的冷卻方法，許多人現(xiàn)在正轉(zhuǎn)向被動式兩相液體冷卻，以推動計算創(chuàng)新的新時代。未來是被動冷卻的時代。

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