يصل معدل نمو سوق التبريد السائل في السنوات العشر القادمة إلى 16٪
تعتمد صناعات مثل الحوسبة عالية الأداء والتدريب على النماذج الكبيرة في مجال الذكاء الاصطناعي على معالجات عالية الأداء. ونظرًا للكم الكبير من مهام الحوسبة التي تحتاج هذه المعالجات إلى التعامل معها، فإنها تولد كميات هائلة من الحرارة. ولذلك، فإن مراكز البيانات التي تستوعب عددًا كبيرًا من المعالجات وأجهزة الشبكة تولد كمية كبيرة من الحرارة. تعد حلول التبريد الفعالة أمرًا ضروريًا لمنع ارتفاع درجة حرارة المعالج والحفاظ على الأداء الأمثل.
بالمقارنة مع طرق تبريد الهواء التقليدية، فإن التبريد السائل لديه كفاءة أعلى في تبديد الحرارة. تتمتع السوائل بسعة حرارية وموصلية حرارية أعلى، مما يمكنها إزالة الحرارة من الأجهزة الإلكترونية بشكل أكثر فعالية. نظرًا لأن الأجهزة الإلكترونية الحديثة أصبحت قوية بشكل متزايد وتولد المزيد من الحرارة، فقد حظي تطوير أنظمة التبريد السائلة باهتمام كبير. التبريد السائل هو حل تبريد واعد ومستخدم على نطاق واسع. وفي السنوات العشر القادمة، سيصل معدل النمو السنوي المركب للتبريد السائل لمراكز البيانات إلى 16%، بينما ستنمو بدائل التبريد السائل الأخرى بقوة أيضًا.
يكمن عامل التمايز الفريد للوحة الباردة في بنيتها المجهرية الداخلية. في الوقت الحاضر، يعد استخدام القنوات الصغيرة لحلول الألواح الباردة هو محور تطبيقات وأبحاث تبريد مراكز البيانات. يمكن أن توفر الألواح الباردة ذات القنوات الدقيقة قدرة كبيرة على نقل الحرارة، ومع ذلك، فإن انسداد القنوات الدقيقة ناتج عن ترسب أجسام غريبة صغيرة؛ عندما يكون التدفق الحراري مرتفعًا جدًا، يتغير السائل الموجود في القناة الدقيقة من مرحلة واحدة إلى مرحلتين غير متوقعتين، ولا يمكن إزالة الفقاعات الناتجة بسرعة، مما قد يتسبب في تجفيف القناة محليًا. ستؤدي هذه المشكلات إلى انخفاض في أداء نقل الحرارة للوحة الباردة ذات القنوات الدقيقة. تتميز اللوحة المبردة السائلة ذات القنوات الدقيقة التقليدية بكثافة تدفق حرارة منخفضة وتوزيع تدفق غير متساوٍ، مما يواجه التحدي المتمثل في تبديد حرارة شريحة الخادم عالية الأداء.
لذلك، يستخدم الباحثون العديد من الهياكل المتقطعة وأنماط القنوات الخاصة لتعطيل التدفق السلس، وتعزيز اضطراب السوائل، وزيادة مساحة نقل الحرارة لتعزيز نقل حرارة اللوحة الباردة. ومع ذلك، يؤدي هذا غالبًا إلى انخفاض أكبر في الضغط، مما يتطلب تصميمًا دقيقًا للبنية المجهرية للوحة الباردة ومحاكاة ديناميكيات الموائع. يعد ابتكار البنية المجهرية للوحة الباردة أمرًا بالغ الأهمية. حاليًا، يتم تعزيز نقل الحرارة من خلال اضطرابات التدفق والتكامل المباشر مع عبوة المعالج لتقليل المقاومة الحرارية للواجهة.
يسمى هذا التصميم المبتكر لتكنولوجيا التبريد السائل بالوعة الحرارة المتكاملة ذات القنوات الدقيقة (MC-IHS). في مؤتمر iTherm الثاني0 في عام 2021، قدمت Intel النموذج الأولي لـ MC-IHS لأول مرة في ورقة مؤتمر. تظهر نتائج الاختبار الحراري أن قدرة التبريد لتقنية MC-IHS أعلى بحوالي 30% من قدرة لوحة التبريد القياسية. عندما يكون حمل التبريد أكبر من 1000 واط، يمكن أن يصل دخل الترددات اللاسلكية إلى حوالي 0.05 درجة مئوية/وات.
يعد التبريد السائل أحد الحلول الحرارية الشائعة التي تحل محل تبريد الهواء التقليدي لتلبية احتياجات التبريد لمعالجات التدفق الحراري العالي والخوادم عالية الكثافة. ومع ذلك، مع نمو قوة وحدة المعالجة المركزية وتحسين تكامل الأجهزة، يتم تضخيم عيوب لوحات التبريد التقليدية تدريجيًا. لذلك، هناك حاجة إلى تصميمات مبتكرة لتلبية احتياجات التبريد للمعالجات المستقبلية بقدرة 500 واط أو 1000 واط.
