数据中心冷却：直抵芯片冷却与浸没式冷却概述

随着高级分析、人工智能以及各种流程的数字化，数据中心的工作负载不断增加，平均机架功耗大幅上升。而且，正如我们所知，随着功率消耗的增加，需要从机架中排出的余热也随之增加，最终需要从空白空间中移除。

在最近，当机架功耗高达20kW时，可以依靠基于空气的冷却方法来保持IT硬件安全高效地运行。但随着一些机架开始超过30kW甚至更多时，需要使用新的冷却方法。

这在一定程度上是由于IT硬件总体上的致密化，每一代新的CPU都在越来越小的尺寸中封装了更多的处理能力。人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 等工作负载需要通常通过图形处理单元交付的浮点运算。这些GPU被设计为在完全用于特定工作负载时具有高于80°C(176°F)的正常工作温度。

尽管功率超过20kW的机柜有基于空气的冷却选项，但它们通常难以有效安装和维护，基本上超过了冷却能力方面的收益递减点。因此，数据中心的所有者和运营商现在正在谨慎地为他们的新设施项目寻求液体冷却。

液体冷却的简史

IT设备的液体冷却似乎是一项新技术，但事实并非如此。

一般来说，液体是一种很好的传热介质，只需一点点化学工程，就可以精确地调整沸点和凝结点，从而使用介电流体改善传热。

自19世纪末以来，各种形式的液体冷却就已经出现，当时它们被用于绝缘和冷却超高压变压器。汽车行业是另一个依赖并且仍然依赖液体冷却的生态系统，如典型的汽车散热器中的水。

液冷技术进入计算机领域的历史较早，当时IBM在20世纪60年代早期发布了一系列名为System/360的企业级计算机。

360系统是市面上最经久不衰的电脑系列之一。虽然最初的硬件现在已经退役，但在20世纪60年代早期编写的S/360代码仍然可以在今天的新大型机中找到。它也是第一台具有统一指令集的计算机，使得主机的升级或更改比以往任何时候都更容易。

System/360还采用了空气和液体冷却的混合方法进行冷却。这计算机相当大且安装麻烦，但IBM开发了混合模型，以适应增加的热负荷。在这些系统中，多达50%的散热是通过水冷式热交换器从冷却空气中除去的。

今天，液冷已经出现在几乎每一台台式电脑上，而且这个概念本质上保持不变。冷却过程由三个不同的部分组成:-热板，供应和返回管道，以及散热器和风扇。

热板本质上是一个金属板，覆盖整个CPU模具，顶部有一个小的储水池。该板被设计成尽可能导热的。芯片产生的任何热量都将传递到顶部的蓄水池。

液体在这个闭环将通过供应和返回管道旅行到散热器，在那里热量将通过散热器翅片推出PC外壳-这些翅片被风扇主动冷却。