Wenn Flüssigkeitskühlung zum Mainstream wird: die sich entwickelnde Rolle von Hardware-Kühlkörpern im Zeitalter der Rechenzentren
Mit der Leistung einzelner Schränke von KI-Trainingsclustern von mehr als 50 kW oder sogar 100 kW ist die Flüssigkeitskühltechnologie zweifellos zum Protagonisten der Wärmeableitung in Rechenzentren geworden. Die Popularität der Flüssigkeitskühlung ist jedoch kein Todesurteil für Hardware-Kühlkörper, sondern hat stattdessen die Nachfrage nach einer neuen Generation integrierter Wärmeableitungshardware hervorgebracht. Im Jahr 2026 spielen Kühlkörper die dreifache Rolle der Flüssigkeitskühlung, bedeutender anderer Wärmeleckabsorber und der Backup-Wärmeableitung in Rechenzentren.
Die Flüssigkeitskühlung mit Kühlplatte ist derzeit die gängigste Lösung. Ihre Grundstruktur ist: Eine Kühlplatte aus Kupfer oder Aluminium ist direkt an die CPU / GPU angeschlossen, und der interne Kühlmittelfluss leitet die Wärme ab. Der Stromversorgungskreis, der Speicher und der Netzwerkchip um den Chip herum sind jedoch immer noch hauptsächlich auf Luftkühlung angewiesen, um Wärme abzuleiten, und die Aufgabe der Wärmeableitung in diesen Bereichen fällt auf den Kühlkörper. Daher entstand die "Kühlplatte mit Lamellen". Der Hauptkörper dieser Art von Bauteilen ist eine flüssigkeitsgekühlte Kühlplatte mit im Inneren gefrästen Mikrokanälen, während der nicht flüssigkeitsgekühlte Bereich um die Kühlplatte einen dichten Aluminium-Kühlkörper direkt durch den Schaufelzahnprozess verlängert, der durch den Systemlüfter gekühlt wird. Die Kühlplatte und der Kühlkörper bestehen aus demselben Stück Metall, wodurch der thermische Kontaktwiderstand vollständig entfällt und die Z-Höhe des Systems im Vergleich zur geteilten Lösung eingespart wird.
In getauchten Flüssigkeitskühltanks ist der Einsatz von Kühlkörpern subtiler, aber ebenso kritisch. Bei der einphasigen Tauchkühlung wird das Kühlmittel in der Regel zur Kühlung in einen externen Wärmetauscher gepumpt. Die Kernkomponente dieser externen Wärmetauscher ist oft ein großes Kupfer-Aluminium-Kühlkörperrohrbündel, aber das Medium wird von Luft auf Kühlmittel umgestellt. Bei getauchten Systemen hat sich die Konstruktion der Kühlkörper von der Optimierung des Luftstroms auf die Optimierung des Flüssigkeitsstroms verlagert. Der Rippenabstand wird auf mehr als 3 mm vergrößert, um den Strömungswiderstand zu verringern. Die Oberfläche wird chemisch geätzt, um eine bionische Haifischhaut-Mikrorille zu bilden, die Turbulenzen verursacht, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Experimentelle Daten zeigen, dass der Wärmeübergangskoeffizient dieses Flüssig-Flüssig-Kühlkörperrohrbündels mehr als das 20-fache von luftgekühlten Lösungen erreichen kann.
Es ist nicht zu übersehen, dass das Flüssigkeitskühlsystem eine passive Wärmeableitung erfordert, die erdbebensicher ist. Sobald die Wasserpumpe ausfällt oder der Strom ausfällt, hört das Kühlmittel in der Kühlplatte auf zu fließen, und die Temperatur des Chips steigt innerhalb weniger Sekunden stark an. Über der Kühlplatte wurde eine Komponente namens "Phasenwechsel-Wärmespeicher-Kühlkörper" integriert. Sie besteht aus einem Aluminium-Kühlkörper und einem Paraffin / expandierten Graphit-Verbundphasenwechselmaterial, das in einem geschlossenen Hohlraum gefüllt ist. Im Normalbetrieb bleibt das Phasenwechselmaterial fest; wenn die Flüssigkeitskühlung ausfällt, nimmt sie die Wärme des Chips auf und schmilzt ihn. Die Temperatur des Chips wird innerhalb des Notfallfensters von 3 bis 5 Minuten unter der 85 ° C-Sicherheitslinie geregelt, um Zeit zu gewinnen, damit die Reservepumpe anläuft oder das System die Frequenz reduziert. Bei dieser Art von Kühlkörper handelt es sich im Wesentlichen um einen "Wärmekondensator" mit einer Wärmespeicherdichte von über 200 J / g.
Auf dem Schachbrett der Rechenzentrumskühlung stehen die Kühlkörper nicht außen, sondern sind tief in die Flüssigkeitskühlung integriert, um funktionale Verbundkomponenten zu entwickeln. Die Hersteller von Kühlkörpern, die mehrere Prozesse gleichzeitig beherrschen, wie z. B. die Verarbeitung von Mikrokanälen, die Formung von Schaufelzähnen und die Verpackung von Phasenwechselmaterialien, werden zu wichtigen Sekundärlieferanten im Zeitalter der Flüssigkeitskühlung, die den Kühlplattenmontageanlagen einen hohen Mehrwert bieten.
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