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為什么數據中心采用冷板式而不是浸入式液冷
Why Data Centers Use Cold Plate Cooling instead of Immersion Liquid Cooling

在云計算、生成式人工智能和加密挖掘等技術的推動下，數據中心機架的功率密度不斷提高，液體冷卻成為最佳的熱管理解決方案之一。即使有密閉，傳統的風冷方法也難以滿足密集服務器的冷卻需求。由于高密度機架利用率的增加，IDTechEx 的最新研究報告預測，到 2023 年，冷板液冷的復合年增長率將達到 16%，其他液體冷卻替代品也將強勁增長。

將液體冷卻集成到數據中心有三種主要方法：

（1）設計專門用于液體冷卻的數據中心：這涉及使用浸入式冷卻創建具有高計算能力的更小、更高效的數據中心。然而，由于涉及的高成本，IDTechEx 認為浸入式冷卻將會增長，但在短期內，可能會以較小的規模實施，例如大公司的試點項目。
（2）設計同時具有風冷和液冷基礎設施的數據中心：這允許將來過渡到液體冷卻，同時最初使用空氣冷卻。但是，對于預算有限的最終用戶來說，從頭開始設計具有冗余功能的數據中心可能并不總是首選。
（3）將液體冷卻集成到現有的風冷設施中：這是最常見的方法，預計在中短期內將成為首選解決方案。

冷板液冷系統原理圖

它涉及將空氣系統的一些容量轉換為液體冷卻系統。它的受歡迎程度有幾個原因：成本效益：與其他兩種選擇相比，利用現有基礎架構可降低復雜性和前期成本；對全液冷集成的需求有限：盡管數據中心密度不斷增加，但 IDTechEx 認為，向全液體冷卻的過渡將逐漸發生，從數據中心的少量機架開始，然后逐漸擴展到所有機架；績效評估：與空氣冷卻相比，直接到芯片冷卻仍處于早期階段。因此，許多數據中心服務器供應商和最終用戶更喜歡在大規模部署之前以較小的規模評估其性能。

在現有風冷數據中心改造需求的推動下，冷板冷卻（也稱為直接芯片冷卻）是數據中心行業中占主導地位的液體冷卻解決方案。傳統上，冷板直接安裝在熱源（例如芯片組、CPU 等）的頂部，中間有一層熱界面材料 （TIM） 以增強傳熱。在冷板內部，液體流過微觀結構并流出到某種形式的熱交換器。IDTechEx 認為，冷板的日益普及也將推動數據中心 TIM 的市場需求增長，尤其是用于處理器和芯片組的 TIM。英特爾在其新設計中的創新方法包括將冷板直接集成到封裝中，消除 TIM2的使用，并降低體積熱阻或阻抗。這種集成在熱管理方面具有優勢。然而，由于封裝中冷板的微觀嵌入，它也引入了更大的設計復雜性。

數據中心的冷板冷卻為液體冷卻提供了靈活且可部署的解決方案。獨特的區別因素在于冷板的內部微觀結構。與浸入式冷卻不同，冷板冷卻允許數據中心集成商和服務器供應商以相對較低的前期成本將液體冷卻部分納入其設施，并能夠隨著時間的推移逐漸過渡到全液冷數據中心。冷板液冷的年收入預計將在未來16年以10%的復合年增長率（CAGR）增長，冷板硬件的快速增長也推動了泵和冷卻液分配單元（CDU）等組件市場的增長。