Detaillierte Analyse! Vorteile und Herausforderungen eines Zweiphasen-Kühlplatten-Flüssigkeitskühlsystems

In den letzten Jahren haben KI-Big-Models, Cloud Computing, Supercomputing und andere Bereiche die Anforderungen an die Rechenleistung deutlich erhöht. Mit der rasanten Weiterentwicklung von Servern und der kontinuierlichen Verbesserung von Chips ist auch der Bedarf an Wärmeabfuhr rapide gestiegen. Angesichts dieser hohen Anforderungen an die Wärmeabfuhr haben sich verschiedene Flüssigkeitskühlungstechnologien entwickelt, darunter vor allem Kühlplattenkühlung, Immersionskühlung und Sprühkühlung. Die Kühlplattenkühlung gilt derzeit als ausgereifte Standardlösung und lässt sich in einphasige und zweiphasige Kühlplattenkühlung unterteilen. Heute konzentrieren wir uns gemeinsam mit Jialede auf die zweiphasige Kühlplattenkühlung und analysieren deren Vorteile und Herausforderungen eingehend.

Auf der Grundlage umfangreicher Marktforschung werden wir die technischen Vorteile der Zweiphasen-Kühlplatten-Flüssigkeitskühlung unter den folgenden drei Aspekten untersuchen:

Architektur und Kompatibilität des Flüssigkeitskühlsystems

Im Vergleich zur Immersionskühlung bietet die Kühlplattenkühlung eine bessere Anpassungsfähigkeit an die traditionelle Serverarchitektur. Das Gesamtgewicht ändert sich kaum, und die Anforderungen an die Tragfähigkeit des Serverraums sind geringer. Sie eignet sich für die Modernisierung bestehender Serverräume und ermöglicht eine spätere Aufrüstung von einphasigen auf zweiphasige Kühlplatten. Gleichzeitig erfordert die Kühlplattenkühlung weniger Modifikationen an CPU/GPU und nur geringfügige Änderungen am zugehörigen Rack. Da das Kühlmittel nicht direkt mit den elektrischen Komponenten in Kontakt kommt, lassen sich viele Kompatibilitätsprobleme vermeiden. Darüber hinaus ist der Energieverbrauch der Pumpe bei gleicher Wärmeabfuhr im zweiphasigen Kühlplattensystem geringer als im einphasigen Kühlplatten- oder Immersionskühlungssystem.

Wirtschaftliche Effizienz

Beim Zirkulieren von Niederdruck-Phasenwechselkühlmittel kann Aluminium Kupfer ersetzen, wodurch der Einsatz teurer Metalle wie Edelstahl und Kupfer in den Rohrleitungen vermieden und somit die Systemkosten gesenkt werden. Im Vergleich zum Einsatz großer Mengen an elektronischer fluorierter Flüssigkeit/Mineralöl bei der Immersionskühlung ist der Kühlmittelverbrauch im Kühlplatten-Flüssigkeitskühlsystem und der Verlust bei der täglichen Wartung deutlich geringer, wodurch sich die Anfangsinvestition reduzieren lässt.

Kühlmitteleigenschaften

Die Leitfähigkeit von fluorierten elektronischen Kühlflüssigkeiten/Kältemitteln ist sehr gering, weshalb sie häufig zur Reinigung elektrischer Bauteile eingesetzt werden. Selbst bei Leckagen entstehen keine Schäden an den Bauteilen. Da es sich um Reinstoffe handelt, müssen dem Systemkreislauf keine Zusätze wie Korrosionsinhibitoren oder Fungizide beigemischt werden. Dies gewährleistet die Sauberkeit des Systems und reduziert das Korrosionsrisiko. Dank ausgereifter Kältetechnik bleibt das System nach der Installation eines Trockenfilters lange sauber, und die Wahrscheinlichkeit von Verstopfungen und Korrosion der Rohrleitungen wird deutlich verringert. Die durch den Phasenwechsel des Kühlmittels erzeugte Wärmeübertragungseffizienz ist etwa 3- bis 10-mal höher als die Wärmeübertragungseffizienz bei einphasiger Konvektion und erfüllt somit die Anforderungen an die Wärmeabfuhr hoher Dichten. Gleichzeitig ist die Wärmekapazität des Phasenwechsel-Kältemittels höher als die fühlbare Wärme des einphasigen Kühlmittels. Das System kann die Anforderungen an die Wärmeabfuhr bei geringer Durchflussrate erfüllen und den Stromverbrauch der Umwälzpumpe reduzieren.

Obwohl das Zweiphasen-Kühlplatten-Flüssigkeitskühlsystem eine Reihe von Vorteilen bietet, befinden sich die meisten inländischen Anbieter derzeit noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase, haben nur wenige Serienproduktionsprojekte und stehen noch vor einigen technischen Herausforderungen:

Geeignete elektronische fluorierte Flüssigkeiten oder Kältemittel finden oder entwickeln, um die richtige Phasenübergangstemperatur und den richtigen Druck zu gewährleisten und so die Kondensation elektronischer Bauteile bei zu niedriger Verdampfungstemperatur oder Leckagen zu vermeiden;

Erfordert ausgereifte Flüssigkeitsdurchflussregelung auf Knotenebene und Phasenwechseldruckregelung;

Komponentengrößenprobleme (Miniaturisierung/Integration), Benutzerfreundlichkeit;

Auch wenn die Zweiphasen-Kühlplatten-Flüssigkeitskühlung noch Entwicklungspotenzial hat, wird sie sich angesichts der zunehmenden Anforderungen an die Wärmeabfuhr bei hohen Dichten und der steigenden Nachfrage nach Übertaktung von Chips mit niedriger Leistung unter niedrigen Temperaturen letztendlich auf dem Markt für Flüssigkeitskühlung etablieren. Jialede verfolgt aktiv die Erforschung zukunftsweisender Technologien für Rechenzentrumskühlsysteme und arbeitet mit einer Reihe internationaler Server- und Wärmemanagementsystem-Anbieter an der Zweiphasen-Kühlplatten-Flüssigkeitskühlung. Ziel ist eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit den Kunden, um den zukünftigen Markt für Informationstechnologie, Intelligenz und Kommerzialisierung aktiv mitzugestalten.