Pусский
Что такое жидкостные холодные пластины и почему они важны сейчас?
Жидкостные охлаждающие пластины — это высокопроизводительные теплообменники, монтируемые непосредственно на процессоры, графические процессоры, FPGA или ASIC. Они передают тепло проточной жидкой охлаждающей жидкости через микроканалы, обеспечивая эффективность охлаждения, намного превосходящую эффективность воздуха. Поскольку TDP одного кристалла уже превышает 500 Вт и, по прогнозам, превысит 1000 Вт, пластины с жидкостным охлаждением превратились из нишевой в массовую необходимость.
Как работают жидкостные холодные пластины?
Проводящая (обычно медная или алюминиевая) пластина контактирует с чипом через термоинтерфейсный материал. Охлаждающая жидкость течет через внутренние микроканалы, поглощая тепло за счет проводимости, затем переносит его к удаленному теплообменнику (радиатору, сухому охладителю или контуру объекта) перед рециркуляцией, обеспечивая непрерывное высокопроизводительное охлаждение у источника.
Переломный момент: почему воздушное охлаждение достигает своих пределов
Низкая теплопроводность и теплоемкость воздуха делают его совершенно неадекватным для современного теплового потока. Для удаления сотен ватт с нескольких квадратных сантиметров с помощью воздуха требуются непрактично большие радиаторы и экстремальные скорости вращения вентиляторов, что приводит к неприемлемому шуму, энергопотреблению и использованию пространства. Жидкостное охлаждение в настоящее время является единственным практическим путем вперед.
10 главных преимуществ технологии Liquid Cold Plate
1. Непревзойденные тепловые характеристики и рассеивание тепла.
Объемная теплоемкость воды более чем в 3000 раз превышает теплоемкость воздуха. Жидкостные охлаждающие пластины обеспечивают более низкую температуру и стабильность чипов при полной нагрузке, практически исключая термическое регулирование.
2. Значительно увеличенная плотность мощности
Мощность стойки возрастает с ~20 кВт (предел с воздушным охлаждением) до 50–100+ кВт, что обеспечивает гораздо больше вычислений на квадратный фут и максимизирует стоимость недвижимости в центре обработки данных.
3. Значительный прирост энергоэффективности (более низкий PUE)
Насосы передают тепло гораздо эффективнее, чем вентиляторы и CRAH. Многие объекты с жидкостным охлаждением достигают PUE < 1,1, что обеспечивает значительную экономию электроэнергии.
4. Повышенная надежность и долговечность компонентов.
Более низкие рабочие температуры и сокращение температурных циклов значительно продлевают срок службы процессора/графического процессора и снижают частоту отказов.
5. Существенное снижение шума
Высокоскоростные серверные вентиляторы заменяются тихими насосами, превращая шумные залы обработки данных в работоспособные среды.
6. Повышение производительности и разгона
Дополнительный запас тепла позволяет дольше поддерживать тактовую частоту в режиме Boost и безопасно поддерживает агрессивный разгон, когда это необходимо.
7. Компактная конструкция системы и экономия места.
Небольшая площадь охлаждаемой пластины (по сравнению с огромными воздушными радиаторами) позволяет использовать более плотные материнские платы и использовать блейд-серверы.
8. Возможности утилизации отработанного тепла
Теплый хладагент можно использовать для отопления зданий, предварительного нагрева горячей воды или абсорбционного охлаждения, превращая отходящее тепло в ресурс.
9. Превосходная стабильность системы при тяжелых нагрузках
Постоянная температура во время многодневных рабочих нагрузок HPC/ИИ предотвращает снижение производительности и обеспечивает предсказуемое время работы.
10. Снижение совокупной стоимости владения (TCO) с течением времени
Более высокие капитальные затраты быстро компенсируются меньшими расходами на электроэнергию, более высокой плотностью, более длительным сроком службы оборудования и потенциальным доходом от повторного использования тепла.
Пластины жидкостного охлаждения против традиционного воздушного охлаждения: прямое сравнение
| Традиционные жидкостные охлаждающие пластины | с воздушным охлаждением | (прямо на чипе) |
|---|---|---|
| Тепловые характеристики | Ограниченный; склонен к дросселированию | Исключительный; нет дросселирования |
| Плотность мощности | <20 кВт/стойка | 50–100+ кВт/стойка |
| Энергоэффективность (ПУЭ) | Выше | Значительно ниже |
| Уровень шума | Очень высокий | Очень низкий |
| Надежность компонентов | Хороший | Отличный |
| След | Большие радиаторы + пространство для воздушного потока | Компактная + плотная планировка |
| Первоначальная стоимость | Ниже | Выше |
| Общая стоимость владения | Высшее долгосрочное | Более низкие долгосрочные |
Ключевые соображения при внедрении жидкостных холодных пластин
Типы охлаждающих жидкостей и совместимость материалов
Распространенный выбор: деионизированная вода + добавки (максимальная производительность) или однофазные диэлектрические жидкости (максимальная безопасность от утечек). Все материалы контура должны быть совместимыми во избежание коррозии.
Системная интеграция и обслуживание
Используйте быстроразъемные соединения, исключающие капание, датчики расхода/температуры и средства обнаружения утечек. Корпоративные системы отличаются высокой надежностью и требуют минимального обслуживания, за исключением периодических проверок охлаждающей жидкости.
Будущее за жидкостью: что будет с жидкостным охлаждением дальше?
Ожидайте более широкого внедрения микроканальных и двухфазных охлаждающих пластин, полностью интегрированных серверных конструкций и иммерсионных гибридов. Жидкостное охлаждение скоро станет стандартом для любого развертывания, где производительность или плотность критичны.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Безопасны ли жидкостные охлаждающие пластины для дорогой электроники?
Да, в современных корпоративных системах используются герметичные фитинги и встроенная система обнаружения утечек для обеспечения максимальной безопасности.
В чем разница между жидкостными охлаждающими пластинами и иммерсионным охлаждением?
Холодные пластины охлаждают только самую горячую стружку по замкнутому контуру; погружение погружает целые платы в диэлектрическую жидкость. Холодные плиты легче встроить в существующие помещения.
Трудно ли поддерживать жидкостное охлаждение?
Нет. Герметичные контуры предприятия требуют гораздо меньшего обслуживания, чем очистка тысяч воздушных фильтров и замена вентиляторов.
