การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มสองเฟสเอาชนะความท้าทายของการรั่วไหลของสารหล่อเย็น
เพื่อตอบสนองความต้องการการประมวลผลแบบเรียลไทม์ของข้อมูลขนาดใหญ่และความต้องการแอปพลิเคชัน AI ที่เพิ่มขึ้น อุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ได้เปลี่ยนไปสู่สถาปัตยกรรมชิปที่สามารถรองรับพลังงานที่สูงขึ้น ปัจจุบันพลังของ CPU ชิปตัวเดียวได้เพิ่มขึ้นจาก 150 W เป็นมากกว่า 300 W; พลังของ GPU ตัวเดียวเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 700W การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิมต้องเผชิญกับความท้าทายในการถึงขีดจำกัดการระบายความร้อนในเซิร์ฟเวอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง ดังนั้นการประยุกต์ใช้และการวิจัยเกี่ยวกับการทำความเย็นด้วยของเหลวในศูนย์ข้อมูลจึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นเร่งด่วน
ในอีกด้านหนึ่ง การทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแช่สองเฟสสามารถบรรลุความสามารถในการประมวลผลที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นในพื้นที่จำกัด ซึ่งถือว่าเป็นผู้นำแนวโน้มการพัฒนาของการทำความเย็นด้วยของเหลว ในทางกลับกัน เนื่องจากปัญหาที่สำคัญเกี่ยวกับความเข้ากันได้ของวัสดุ ความสมดุลของความร้อน การนำไอน้ำกลับมาใช้ใหม่ และผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ หลายคนเชื่อว่าการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแช่สองเฟสยังคงเป็นโครงการทางวิทยาศาสตร์ที่ท้าทาย
ระบบทำความเย็นแบบจุ่มสองเฟสที่กำลังสำรวจอยู่มักจะเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม แม้ว่าผู้ผลิตได้ใช้มาตรการที่เข้มงวดเพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำหล่อเย็นจำนวนมากออกสู่สิ่งแวดล้อม แต่จำเป็นต้องมีการพัฒนานวัตกรรมในเรื่องการรั่วไหลของสารหล่อเย็น ต้นทุนการใช้งานที่ลดลง และการบำรุงรักษาที่ดีขึ้นสำหรับชั้นวางศูนย์ข้อมูลการทำความเย็นแบบแช่เย็นแบบสองเฟส
Microsoft ได้เตรียมการออกแบบแนวความคิดเชิงนวัตกรรมสำหรับระบบแร็คศูนย์ข้อมูลแบบแช่เย็นด้วยของเหลวแบบสองเฟส เพื่อค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาข้างต้น โมดูลแชสซีแบบปิดผนึกแยกต่างหากสามารถประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่หนึ่งชิ้นขึ้นไปที่แช่อยู่ในสารหล่อเย็นสองเฟส เมื่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทำงานและมีความร้อนเพิ่มขึ้น สารหล่อเย็นที่อยู่รอบๆ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะผ่านการเปลี่ยนเฟสจากเฟสของเหลวไปเป็นเฟสแก๊ส และไปถึงถังคอนเดนเซอร์แบบสองเฟสผ่านข้อต่อไอน้ำ จากนั้นจะถูกทำให้เย็นลงในถังคอนเดนเซอร์แบบสองเฟส และผ่านการเปลี่ยนเฟสกลับไปเป็นสถานะของเหลว โมดูลแชสซีแบบปิดผนึกแยกต่างหากสามารถแยกออกจากกล่องคอนเดนเซอร์แบบสองเฟสได้โดยไม่ต้องปล่อยสารหล่อเย็นแบบสองเฟส และชั้นวางสามารถรวมโมดูลแชสซีแบบปิดผนึกหลายโมดูลและกล่องคอนเดนเซอร์โดยรวมได้
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Microsoft ชื่นชอบการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแช่สองเฟส เนื่องจากมีประสิทธิภาพการทำความเย็นที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ในเดือนเมษายน ปี 2021 Microsoft ประกาศว่าการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแช่สองเฟสสามารถลดการใช้พลังงานของเซิร์ฟเวอร์ใดๆ ลงได้ 5% ถึง 15% เมื่อใช้เป็นโซลูชันระบายความร้อนสำหรับแอปพลิเคชันประสิทธิภาพสูง เช่น ปัญญาประดิษฐ์
ด้วยแรงผลักดันจากผลลัพธ์นี้ ทีมงาน Microsoft จึงได้ร่วมมือกับผู้ผลิตระบบไอทีของศูนย์ข้อมูลและผู้ออกแบบ Wiwynn เพื่อใช้โซลูชันการระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟสตัวแรกกับศูนย์ข้อมูล Azure ของ Microsoft ในเมืองควินซี รัฐวอชิงตัน
