อัตราการเติบโตของตลาดทำความเย็นด้วยของเหลวในอีก 10 ปีข้างหน้าสูงถึง 16%

อุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การประมวลผลประสิทธิภาพสูงและการฝึกอบรมโมเดลขนาดใหญ่ด้านปัญญาประดิษฐ์ต้องอาศัยโปรเซสเซอร์ประสิทธิภาพสูง เนื่องจากงานประมวลผลจำนวนมากที่โปรเซสเซอร์เหล่านี้ต้องจัดการ จึงทำให้เกิดความร้อนจำนวนมหาศาล ดังนั้นศูนย์ข้อมูลที่สามารถรองรับโปรเซสเซอร์และอุปกรณ์เครือข่ายจำนวนมากจึงสร้างความร้อนในปริมาณมาก โซลูชันการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันความร้อนสูงเกินไปของโปรเซสเซอร์และการรักษาประสิทธิภาพสูงสุด

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบเดิม การระบายความร้อนด้วยของเหลวมีประสิทธิภาพในการกระจายความร้อนที่สูงกว่า ของเหลวมีความจุความร้อนและการนำความร้อนสูงกว่า ซึ่งสามารถขจัดความร้อนออกจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มีพลังมากขึ้นและสร้างความร้อนได้มากขึ้น การพัฒนาระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงได้รับความสนใจอย่างมาก การระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นวิธีการระบายความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีแนวโน้มดี ในอีก 10 ปีข้างหน้า อัตราการเติบโตต่อปีของการทำความเย็นด้วยของเหลวของศูนย์ข้อมูลจะสูงถึง 16% ในขณะที่ทางเลือกในการทำความเย็นด้วยของเหลวอื่นๆ ก็จะเติบโตอย่างแข็งแกร่งเช่นกัน

ปัจจัยที่สร้างความแตกต่างอันเป็นเอกลักษณ์ของแผ่นเย็นนั้นอยู่ที่โครงสร้างจุลภาคภายใน ในปัจจุบัน การใช้ไมโครแชนเนลสำหรับโซลูชันแผ่นเย็นเป็นจุดสนใจของแอปพลิเคชันและการวิจัยการทำความเย็นของศูนย์ข้อมูล แผ่นเย็นไมโครช่องสามารถให้ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม การอุดตันของช่องไมโครที่เกิดจากการสะสมของวัตถุแปลกปลอมขนาดเล็ก เมื่อฟลักซ์ความร้อนสูงเกินไป ของไหลในไมโครแชนเนลจะเปลี่ยนจากเฟสเดียวไปเป็นสองเฟสที่ไม่คาดคิด และฟองที่เกิดขึ้นนั้นไม่สามารถเอาออกได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้ท้องถิ่นของช่องแห้งได้ ปัญหาเหล่านี้จะส่งผลให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของแผ่นเย็นไมโครแชนเนลลดลง แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบไมโครช่องสัญญาณแบบขนานแบบดั้งเดิมมีความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนต่ำและการกระจายการไหลที่ไม่สม่ำเสมอ เผชิญกับความท้าทายในการกระจายความร้อนของชิปเซิร์ฟเวอร์ประสิทธิภาพสูง

ดังนั้น นักวิจัยจึงใช้โครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่องต่างๆ และรูปแบบช่องพิเศษเพื่อขัดขวางการไหลที่ราบรื่น ส่งเสริมความปั่นป่วนของของไหล และเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อนเพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนของแผ่นเย็น อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้มักจะนำไปสู่แรงดันตกคร่อมที่มากขึ้น โดยต้องมีการออกแบบโครงสร้างจุลภาคของแผ่นเย็นอย่างระมัดระวังและการจำลองพลศาสตร์ของไหล นวัตกรรมของโครงสร้างจุลภาคแผ่นเย็นถือเป็นสิ่งสำคัญ ปัจจุบันมีการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนผ่านการรบกวนการไหลและบูรณาการโดยตรงกับบรรจุภัณฑ์ของโปรเซสเซอร์เพื่อลดความต้านทานความร้อนของอินเทอร์เฟซ

การออกแบบเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้เรียกว่าชุดระบายความร้อนแบบรวมช่องไมโคร (MC-IHS) ในการประชุม iTherm ครั้งที่ 20 ในปี 2021 Intel ได้นำเสนอต้นแบบ MC-IHS เป็นครั้งแรกในรายงานการประชุม ผลการทดสอบการระบายความร้อนแสดงให้เห็นว่าความสามารถในการทำความเย็นของเทคโนโลยี MC-IHS นั้นสูงกว่าแผ่นทำความเย็นมาตรฐานประมาณ 30% เมื่อภาระการทำความเย็นมากกว่า 1,000 W Rf-in สามารถเข้าถึงประมาณ 0.05 องศา C/W

การระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นโซลูชั่นระบายความร้อนยอดนิยมที่มาแทนที่การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบเดิม เพื่อตอบสนองความต้องการการระบายความร้อนของโปรเซสเซอร์ฟลักซ์ความร้อนสูงและเซิร์ฟเวอร์ที่มีความหนาแน่นสูง อย่างไรก็ตาม ด้วยการเติบโตของกำลังซีพียูและการปรับปรุงการรวมอุปกรณ์ ข้อบกพร่องของแผ่นเย็นแบบเดิมจึงค่อยๆ ถูกขยายออกไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการในการระบายความร้อนของโปรเซสเซอร์ 500W หรือ 1000W ในอนาคต