詳細分析！二相式コールドプレート液冷システムの利点と課題

近年、AIビッグモデル、クラウドコンピューティング、スーパーコンピューティングなどの分野では、計算能力に対する要求がますます高まっています。サーバーの急速な進化とチップの継続的なアップグレードに伴い、放熱に対する要求も急速に高まっています。高密度な放熱ニーズに対応するため、液冷技術は、主にコールドプレート液冷、浸漬液冷、スプレー液冷といった複数の方式で発展してきました。中でも、コールドプレート液冷は現在主流の成熟した技術ソリューションであり、単相コールドプレート液冷と二相コールドプレート液冷に分類できます。今回は、Jialedeとともに二相コールドプレート液冷技術に焦点を当て、この技術の利点と課題を深く分析していきます。

膨大な市場調査に基づき、二相冷却板液冷方式の技術的利点を以下の3つの側面から探究します。

液体冷却システムのアーキテクチャと互換性

液浸冷却と比較して、コールドプレート液冷は従来のサーバーアーキテクチャへの適応性が高く、全体の重量変化も少なく、コンピュータ室の耐荷重要件も高くありません。既存のコンピュータ室のアップグレードや改修に適しており、後々単相コールドプレートから二相コールドプレートへのアップグレードにも適しています。同時に、コールドプレート液冷はCPU/GPUの変更が少なく、サポートする電気ラックの変更も比較的小さくて済みます。冷却液が電気部品に直接接触しないため、多くの互換性の問題を回避できます。さらに、同じ放熱量の場合、二相コールドプレート液冷システムのポンプ駆動エネルギー消費量は、単相コールドプレートおよび液浸冷却循環システムよりも低くなります。

経済効率

低圧相変化冷却液の循環において、配管に銅の代わりにアルミニウムを使用することで、ステンレス鋼や銅などの高価な金属の使用を回避し、システム配管コストを削減できます。浸漬液冷で大量の電子フッ素化液体／鉱物油を使用する場合と比較して、コールドプレート液冷システムでは冷却液の使用量と日常メンテナンス時の損失が大幅に少なく、初期投資を削減できます。

冷却液の特性

電子フッ素化液/冷媒の導電率は非常に低く、電気部品の洗浄によく使用されます。漏洩が発生しても、電気部品に損傷を与えることはありません。電子フッ素化液/冷媒は純物質であり、腐食防止剤や防カビ剤などの添加剤をシステム循環に加える必要がないため、システムの清浄度が確保され、システムの腐食リスクが低減されます。成熟した従来の冷凍システム技術のおかげで、システムに乾式フィルターを設置すれば、長期間清浄な状態を維持でき、配管の詰まりや腐食の可能性が大幅に低減されます。冷却材の相変化によって発生する沸騰熱伝達効率は、単相対流の熱伝達効率の約3～10倍であり、高密度放熱のニーズを満たすことができます。同時に、相変化冷却材の熱運搬能力は、単相冷却材の顕熱よりも高くなっています。このシステムは、小流量でも放熱要件を満たし、循環ポンプの消費電力を削減できる。

二相式冷板液冷システムには多くの利点があるものの、国内のサプライヤーのほとんどは現在研究開発段階にあり、量産プロジェクトは少なく、依然としていくつかの技術的な課題を抱えている。

適切な相変化温度と圧力を確保し、蒸発温度が低すぎる場合や漏洩時に電子部品が凝縮するのを防ぐため、適切なフッ素系電子液体または冷媒を見つけるか開発する。

成熟したノードレベルの液体流量制御および相変化圧力制御が求められる。

部品サイズの問題（小型化／集積化）、使いやすさ。

二相冷却板液冷技術にはまだ発展の余地がありますが、高密度放熱の増加や低温環境下での低バージョンチップのオーバークロック需要の増加に伴い、二相冷却板液冷はいずれ液冷市場で一定の地位を占めるようになるでしょう。Jialedeはデータセンター冷却システムの最先端技術の探求に積極的に取り組み、多くの国際的なサーバーおよび熱管理システムサプライヤーと二相冷却板液冷技術の探求を進めており、お客様との相互利益となる協力関係を築き、情報化、インテリジェント化、商業化が進む未来のコンピューティング市場を牽引することを目指しています。