Cuando la refrigeración líquida se convierte en la corriente principal: el papel evolutivo de los disipadores de calor de hardware en la era del centro de datos
Con la potencia de los armarios individuales de los clústeres de entrenamiento de IA que superan los 50kW o incluso los 100kW, la tecnología de refrigeración líquida se ha convertido sin duda en la protagonista de la disipación de calor del centro de datos. Sin embargo, la popularidad de la refrigeración líquida no es una sentencia de muerte para los disipadores de calor de hardware, sino que ha generado la demanda de una nueva generación de hardware integrado de disipación de calor. En 2026, los disipadores de calor juegan el triple papel de refrigeración líquida, otros absorbedores de fugas de calor y disipación de calor de respaldo en los centros de datos.
La refrigeración líquida con placa fría es la solución más convencional en la actualidad. Su estructura básica es: una placa fría de cobre o aluminio está directamente unida a la CPU / GPU, y el flujo interno de refrigerante transporta el calor. Sin embargo, el circuito de suministro de energía, la memoria y el chip de red alrededor del chip todavía dependen principalmente de la refrigeración por aire para disipar el calor, y la tarea de disipación de calor en estas áreas recae en el disipador de calor. Por lo tanto, surgieron las "aletas de placa fría con ". El cuerpo principal de este tipo de componente es una placa fría refrigerada por líquido con microcanales molidos en el interior, mientras que el área no refrigerada por líquido alrededor de la placa fría extiende directamente un disipador de calor de aluminio denso a través del proceso de diente de pala, que es enfriado por el ventilador del sistema. La placa fría y el disipador de calor están hechos de la misma pieza de metal, lo que elimina por completo la resistencia térmica de contacto y ahorra la altura Z del sistema en comparación con la solución dividida.
En los tanques de refrigeración líquida sumergidos, la aplicación de los disipadores de calor es más sutil pero igualmente crítica. En la refrigeración por inmersión monofásica, el refrigerante suele bombearse a un intercambiador de calor externo para su refrigeración. El componente central de estos intercambiadores de calor externos suele ser un gran paquete de tubos de disipador de calor de cobre y aluminio, pero el medio cambia de aire a refrigerante. Para los sistemas sumergidos, el diseño de los disipadores de calor ha pasado de optimizar el flujo de aire a optimizar el flujo de líquido. El espaciado de las aletas se aumenta a más de 3 mm para reducir la resistencia al flujo. La superficie está grabada químicamente para formar una microranura biónica de piel de tiburón, que induce turbulencia para mejorar la transferencia de calor. Los datos experimentales muestran que el coeficiente de transferencia de calor de este paquete de tubos de disipador de calor líquido-líquido puede alcanzar más de 20 veces el de las soluciones refrigeradas por aire.
No se puede ignorar que el sistema de refrigeración líquida requiere una copia de seguridad pasiva de disipación de calor resistente a terremotos. Una vez que falla la bomba de agua o se corta la energía, el refrigerante de la placa fría deja de fluir y la temperatura de la viruta aumentará bruscamente en unos segundos. Un componente llamado "disipador de calor de almacenamiento de calor de cambio de fase" comenzó a integrarse sobre la placa fría. Consiste en un disipador de calor de aluminio y material de cambio de fase compuesto de parafina / grafito expandido lleno en una cavidad cerrada. Durante el funcionamiento normal, el material de cambio de fase permanece sólido; cuando falla el enfriamiento del líquido, absorbe el calor del chip y lo funde. La temperatura del chip se controla por debajo de la línea de seguridad de 85 ° C dentro de la ventana de emergencia de 3 a 5 minutos, para ganar tiempo para que la bomba de respaldo se inicie o el sistema reduzca la frecuencia. Este tipo de disipador de calor es esencialmente un "condensador térmico" con una densidad de almacenamiento de calor de más de 200 J / g.
En el tablero de ajedrez de la refrigeración del centro de datos, los disipadores de calor no están fuera, sino que están profundamente integrados con refrigeración líquida para evolucionar componentes funcionales compuestos. Aquellos fabricantes de disipadores de calor que pueden dominar simultáneamente múltiples procesos como el procesamiento de microcanales, la formación de dientes con pala y el embalaje de materiales de cambio de fase se están convirtiendo en importantes proveedores secundarios en la era de la refrigeración líquida, proporcionando un trabajo clave de alto valor añadido en curso para las plantas de montaje de placas frías.
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