Die zweiphasige Immersionsflüssigkeitskühlung überwindet das Problem des Kühlmittellecks
Um den Echtzeit-Computing-Anforderungen riesiger Datenmengen und der wachsenden Nachfrage nach KI-Anwendungen gerecht zu werden, hat die Computerindustrie auf Chiparchitekturen umgestellt, die eine höhere Leistung bewältigen können. Derzeit ist die Leistung einer Single-Chip-CPU von 150 W auf über 300 W gestiegen; Die Leistung einer einzelnen GPU ist auf über 700 W gestiegen. Die herkömmliche Luftkühlung steht vor der Herausforderung, die Kühlgrenze bei Servern mit hoher Leistungsdichte zu erreichen. Daher sind die Anwendung und Erforschung der Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren zu einem dringenden Bedarf geworden.
Einerseits kann durch die zweiphasige Immersionsflüssigkeitskühlung eine Verarbeitungskapazität mit höherer Dichte auf engstem Raum erreicht werden, was als richtungsweisend für den Entwicklungstrend der Flüssigkeitskühlung angesehen wird. Andererseits glauben viele Menschen, dass die Zweiphasen-Immersionsflüssigkeitskühlung aufgrund der erheblichen Probleme der Materialkompatibilität, des Wärmehaushalts, der Dampfrückgewinnung und der wirtschaftlichen Vorteile immer noch ein anspruchsvolles wissenschaftliches Projekt ist.
Die derzeit erforschten zweiphasigen Tauchkühlsysteme sind häufig schädlich für Organismen und die Umwelt. Obwohl die Hersteller strenge Maßnahmen ergriffen haben, um einen großen Kühlmittelverlust in die Umwelt zu verhindern, müssen Durchbrüche bei Kühlmittellecks, geringeren Nutzungskosten und einer besseren Wartbarkeit für Rechenzentrums-Racks mit Zweiphasen-Tauchkühlung erzielt werden.
Microsoft hat einen innovativen Konzeptentwurf für das zweiphasige, flüssigkeitsgekühlte Rechenzentrums-Racksystem vorbereitet, um die oben genannten Probleme zu lösen. Ein separates, abgedichtetes Gehäusemodul kann eine oder mehrere elektronische Komponenten enthalten, die in ein zweiphasiges Kühlmittel eingetaucht sind. Wenn die elektronischen Komponenten in Betrieb sind und sich erwärmen, durchläuft das Kühlmittel um die elektronischen Komponenten herum einen Phasenübergang von der flüssigen Phase zur gasförmigen Phase und gelangt über eine Dampfkupplung in den Zweiphasen-Kondensatortank. Anschließend wird es im Zweiphasen-Kondensatortank abgekühlt und durchläuft einen Phasenübergang zurück in den flüssigen Zustand. Ein separates abgedichtetes Gehäusemodul kann von der Zweiphasen-Kondensatorbox getrennt werden, ohne dass zweiphasiges Kühlmittel freigesetzt wird, und das Rack kann mehrere abgedichtete Gehäusemodule und die Kondensatorbox als Ganzes umfassen.
In den letzten Jahren wurde die Zweiphasen-Immersionsflüssigkeitskühlung aufgrund ihrer hervorragenden Kühleffizienz und Energieverbrauchsleistung von Microsoft bevorzugt. Im April 2021 gab Microsoft bekannt, dass die zweiphasige Immersionsflüssigkeitskühlung den Stromverbrauch eines beliebigen Servers um 5 bis 15 % senken kann, wenn sie als Kühllösung für Hochleistungsanwendungen wie künstliche Intelligenz eingesetzt wird.
Aufgrund dieses Ergebnisses arbeitete das Microsoft-Team mit Wiwynn, Hersteller und Designer von IT-Systemen für Rechenzentren, zusammen, um ihre erste zweiphasige Immersionskühlungslösung im Azure-Rechenzentrum von Microsoft in Quincy, Washington, anzuwenden.
