Phân tích chuyên sâu! Ưu điểm và thách thức của hệ thống làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh hai pha

Trong những năm gần đây, các mô hình lớn về trí tuệ nhân tạo, điện toán đám mây, siêu máy tính và các lĩnh vực khác đã đặt ra những yêu cầu cao hơn về sức mạnh tính toán. Với sự phát triển nhanh chóng của máy chủ và việc nâng cấp liên tục các chip, nhu cầu tản nhiệt cũng tăng lên nhanh chóng. Trước nhu cầu tản nhiệt mật độ cao, công nghệ làm mát bằng chất lỏng đã phát triển theo nhiều hướng, chủ yếu bao gồm làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh, làm mát bằng chất lỏng ngâm và làm mát bằng chất lỏng phun. Trong đó, làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh hiện là giải pháp kỹ thuật chủ đạo đã hoàn thiện, có thể được chia thành làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh một pha và làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh hai pha. Hôm nay, chúng ta hãy cùng Jialede tập trung vào công nghệ làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh hai pha và phân tích sâu sắc những ưu điểm và thách thức của công nghệ này.

Dựa trên một lượng lớn nghiên cứu thị trường, chúng tôi sẽ tìm hiểu những ưu điểm kỹ thuật của hệ thống làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh hai pha từ ba khía cạnh sau:

Kiến trúc và khả năng tương thích của hệ thống làm mát bằng chất lỏng

So với hệ thống làm mát bằng chất lỏng ngâm, hệ thống làm mát bằng chất lỏng tấm tản nhiệt có khả năng thích ứng tốt hơn với kiến ​​trúc máy chủ truyền thống, trọng lượng tổng thể không thay đổi nhiều và yêu cầu về khả năng chịu tải của phòng máy tính không cao. Hệ thống này phù hợp cho việc nâng cấp và cải tạo các phòng máy tính hiện có, và thuận lợi hơn cho việc nâng cấp từ tấm tản nhiệt một pha lên tấm tản nhiệt hai pha ở giai đoạn sau. Đồng thời, hệ thống làm mát bằng chất lỏng tấm tản nhiệt yêu cầu ít sự thay đổi đối với CPU/GPU, và việc thay đổi giá đỡ điện hỗ trợ tương đối nhỏ. Chất làm mát không tiếp xúc trực tiếp với các linh kiện điện, giúp tránh được nhiều vấn đề về khả năng tương thích. Ngoài ra, với cùng mức tản nhiệt, mức tiêu thụ năng lượng của bơm trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng tấm tản nhiệt hai pha thấp hơn so với hệ thống làm mát bằng tấm tản nhiệt một pha và hệ thống tuần hoàn làm mát bằng chất lỏng ngâm.

Hiệu quả kinh tế

Trong quá trình tuần hoàn chất làm mát chuyển pha áp suất thấp, nhôm có thể thay thế đồng để tránh sử dụng các kim loại đắt tiền như thép không gỉ và đồng trong đường ống, từ đó giảm chi phí đường ống hệ thống. So với việc sử dụng một lượng lớn chất lỏng flo hóa điện tử/dầu khoáng trong làm mát bằng chất lỏng ngâm, lượng chất làm mát sử dụng trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh và lượng hao hụt trong quá trình bảo trì hàng ngày thấp hơn nhiều so với làm mát bằng chất lỏng ngâm, và chi phí đầu tư ban đầu có thể được giảm bớt.

Đặc tính chất làm mát

Độ dẫn điện của chất lỏng/chất làm lạnh flo hóa dùng trong điện tử rất thấp, và nó thường được sử dụng để làm sạch các linh kiện điện tử. Ngay cả khi xảy ra rò rỉ, nó cũng sẽ không gây hư hại cho các linh kiện điện tử; chất lỏng/chất làm lạnh flo hóa dùng trong điện tử là một chất tinh khiết, không cần thêm các chất phụ gia như chất ức chế ăn mòn/chất diệt nấm vào hệ thống tuần hoàn, đảm bảo độ sạch của hệ thống và giảm nguy cơ ăn mòn hệ thống. Nhờ công nghệ hệ thống làm lạnh truyền thống đã được hoàn thiện, sau khi hệ thống được lắp đặt bộ lọc khô, nó có thể duy trì độ sạch trong thời gian dài, và khả năng tắc nghẽn và ăn mòn đường ống giảm đáng kể; hiệu suất truyền nhiệt sôi tạo ra bởi sự chuyển pha của chất làm lạnh gấp khoảng 3 đến 10 lần hiệu suất truyền nhiệt đối lưu một pha, có thể đáp ứng nhu cầu tản nhiệt mật độ cao. Đồng thời, khả năng mang nhiệt của chất làm lạnh chuyển pha cũng cao hơn nhiệt lượng cảm ứng của chất làm lạnh một pha. Hệ thống có thể đáp ứng yêu cầu tản nhiệt ở lưu lượng nhỏ và giảm mức tiêu thụ điện năng của bơm tuần hoàn.

Mặc dù hệ thống làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh hai pha có nhiều ưu điểm, nhưng hầu hết các nhà cung cấp trong nước hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, có ít dự án sản xuất hàng loạt và vẫn còn gặp một số thách thức kỹ thuật:

Tìm kiếm hoặc phát triển các chất lỏng flo hóa hoặc chất làm lạnh điện tử phù hợp để đảm bảo nhiệt độ và áp suất chuyển pha thích hợp nhằm tránh hiện tượng ngưng tụ các linh kiện điện tử khi nhiệt độ bay hơi quá thấp hoặc rò rỉ;

Yêu cầu khả năng điều khiển dòng chảy chất lỏng ở cấp độ nút và điều khiển áp suất chuyển pha ở mức độ hoàn thiện;

Các vấn đề về kích thước linh kiện (thu nhỏ/tích hợp), tính dễ sử dụng;

Mặc dù công nghệ làm mát bằng chất lỏng hai pha vẫn còn một chặng đường dài phía trước, nhưng với sự gia tăng nhu cầu tản nhiệt mật độ cao hoặc nhu cầu ép xung các chip phiên bản thấp trong điều kiện nhiệt độ thấp, công nghệ làm mát bằng chất lỏng hai pha cuối cùng sẽ chiếm một vị trí trong thị trường làm mát bằng chất lỏng. Jialede tích cực theo dõi việc nghiên cứu công nghệ tiên tiến về hệ thống làm mát trung tâm dữ liệu và đang tiến hành nghiên cứu công nghệ làm mát bằng chất lỏng hai pha với một số nhà cung cấp máy chủ và hệ thống quản lý nhiệt quốc tế, nhằm mục đích hợp tác cùng có lợi với khách hàng và dẫn dắt thị trường điện toán tương lai của tin học hóa, thông minh hóa và thương mại hóa!