เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวที่มีประสิทธิภาพสำหรับศูนย์ข้อมูล

ด้วยการพัฒนาที่รวดเร็วของอุตสาหกรรม เช่น ปัญญาประดิษฐ์ การประมวลผลแบบคลาวด์ และบิ๊กดาต้า ความต้องการ ขนาด และความพยายามในการก่อสร้างศูนย์ข้อมูลจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ปัญหาการใช้พลังงานในศูนย์ข้อมูลเริ่มรุนแรงมากขึ้น เนื่องจากความจริงที่ว่าส่วนสำคัญของการใช้พลังงานในศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมมาจากระบบทำความเย็น จึงจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวที่เกิดขึ้นใหม่เพื่อสร้างศูนย์ข้อมูลสีเขียว

TDP (พลังการออกแบบเชิงความร้อน) ของชิปจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และชิปบางตัวถึง 360W ด้วยซ้ำ สิ่งนี้ก่อให้เกิดความท้าทายร้ายแรงต่อการกระจายความร้อนของชิปเซิร์ฟเวอร์ในศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมที่ใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยอากาศโดยทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว ความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนประมาณ 5-10 W/cm ² ถึงขีดจำกัดของเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยอากาศแล้ว และความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนที่สูงขึ้นสามารถนำไปสู่ความร้อนจำนวนมากที่ไม่สามารถระบายออกจาก ชิปในเวลาที่เหมาะสม มาตรการหลักที่ศูนย์ข้อมูลสามารถใช้เพื่อแก้ไขปัญหานี้คือเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลว โดยทั่วไปแล้ว ประสิทธิภาพความร้อนของของเหลวจะดีกว่าอากาศมาก โดยมีค่าการนำความร้อนประมาณ 15-25 เท่าของอากาศ และความจุความร้อนจำเพาะแม้ 1000-3500 เท่าของอากาศ เทคโนโลยีการกระจายความร้อนด้วยของเหลวแสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในการถ่ายเทความร้อนเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการกระจายความร้อนด้วยอากาศ

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบสเปรย์และการแช่ เทคโนโลยีการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแผ่นเย็นไม่จำเป็นต้องพิจารณาถึงปัญหาการนำน้ำหล่อเย็น มีสารหล่อเย็นหลายประเภทให้เลือก เช่น น้ำปราศจากไอออน นาโนฟลูอิด ฯลฯ และโดยทั่วไปคุณสมบัติทางความร้อนจะดีกว่าสารหล่อเย็นที่เป็นฉนวน นอกจากนี้ การปรับโครงสร้างช่องการไหลของแผ่นเย็นให้เหมาะสมจะช่วยเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนหรือเพิ่มความเข้มของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน จึงช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยแผ่นเย็นในศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการระบายความร้อนด้วยของเหลวของชิป และทิศทางการวิจัยหลักคือการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีของช่องสัญญาณ

เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบสเปรย์ถูกนำมาใช้ในศูนย์ข้อมูล และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเซิร์ฟเวอร์มักจะถูกระบายความร้อนด้วยวิธีการสัมผัสโดยใช้แผ่นสเปรย์ เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยเจ็ทและเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยสเปรย์เป็นสองเทคโนโลยีที่สามารถให้ฟลักซ์ความร้อนและการกระจายความร้อนสูงขึ้น

หลักการทำงานพื้นฐานของการทำความเย็นแบบจุ่มคือการจุ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ลงในของเหลวทำความเย็นโดยสมบูรณ์ และทำให้เกิดการกระจายความร้อนผ่านการไหลเวียน เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบจุ่มเป็นของเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบพาสซีฟทั้งหมด ในปัจจุบัน ทิศทางการวิจัยหลักของเทคโนโลยีทำความเย็นแบบจุ่ม ได้แก่ การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างการถ่ายเทความร้อนแบบแช่ (การจัดเรียงและโครงสร้างพื้นผิวการกระจายความร้อน) สารหล่อเย็นประสิทธิภาพสูงแบบแช่ และการถ่ายเทความร้อนแบบเดือดแบบแช่

ในปัจจุบัน ทิศทางการวิจัยของเทคโนโลยีทำความเย็นด้วยของเหลวมุ่งเน้นไปที่การปรับโครงสร้างการถ่ายเทความร้อนให้เหมาะสม ของเหลวทำความเย็นที่มีประสิทธิภาพ และการถ่ายเทความร้อนแบบเดือดสองเฟส การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างการถ่ายเทความร้อน เช่น การจัดเรียงอาเรย์และโครงสร้างพื้นผิวระดับไมโคร/นาโน เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ดีเยี่ยมโดยการเปลี่ยนลักษณะการไหลของของไหลทำงาน และวิธีการปรับปรุงความสะดวกของเทคโนโลยีการประมวลผล ได้กลายเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญสำหรับ การส่งเสริมที่มีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวในศูนย์ข้อมูลยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และยังมีประเด็นสำคัญอีกมากมายที่ต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วน เมื่อเปรียบเทียบกับศูนย์ข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยอากาศ ศูนย์ข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในรูปแบบภายใน สถาปัตยกรรม อุปกรณ์ และข้อกำหนดอื่น ๆ ซึ่งจะสร้างห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องของศูนย์ข้อมูลขึ้นมาใหม่อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้