향후 10년간 수냉식 시장 성장률은 16%에 이른다.
고성능 컴퓨팅, 인공지능 대형 모델 훈련 등의 산업은 고성능 프로세서에 의존합니다. 이러한 프로세서는 처리해야 하는 엄청난 양의 컴퓨팅 작업으로 인해 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 따라서 많은 수의 프로세서와 네트워크 장치를 수용하는 데이터 센터에서는 상당한 양의 열이 발생합니다. 프로세서 과열을 방지하고 최적의 성능을 유지하려면 효율적인 냉각 솔루션이 중요합니다.
기존의 공기 냉각 방식에 비해 액체 냉각은 열 방출 효율이 더 높습니다. 액체는 열용량과 열전도율이 더 높기 때문에 전자 장치에서 열을 더 효과적으로 제거할 수 있습니다. 현대 전자 장치가 점점 더 강력해지고 더 많은 열을 발생함에 따라 액체 냉각 시스템의 개발이 큰 주목을 받았습니다. 액체 냉각은 널리 사용되며 유망한 냉각 솔루션입니다. 향후 10년 동안 데이터 센터 액체 냉각의 연평균 성장률은 16%에 도달할 것이며, 다른 액체 냉각 대안도 크게 성장할 것입니다.
냉각판의 독특한 차별화 요소는 내부 미세 구조에 있습니다. 현재 냉각판 솔루션에 마이크로채널을 사용하는 것이 데이터 센터 냉각 응용 분야 및 연구의 초점입니다. 마이크로채널 냉각판은 상당한 열 전달 기능을 제공할 수 있지만, 작은 이물질의 증착으로 인해 마이크로채널이 막히게 됩니다. 열 유속이 너무 높으면 마이크로 채널의 유체가 단상에서 예상치 못한 2상으로 변경되고 생성된 기포를 신속하게 제거할 수 없어 채널이 국부적으로 건조될 수 있습니다. 이러한 문제는 마이크로채널 냉각판의 열 전달 성능 저하로 이어집니다. 기존의 병렬 마이크로채널 액체 냉각판은 열유속 밀도가 낮고 흐름 분포가 고르지 않아 고성능 서버 칩 열 방출 문제에 직면해 있습니다.
따라서 연구자들은 다양한 불연속 구조와 특수 채널 패턴을 사용하여 원활한 흐름을 방해하고 유체 난류를 촉진하며 열 전달 영역을 늘려 냉각판 열 전달을 강화합니다. 그러나 이로 인해 압력 강하가 커지는 경우가 많으므로 주의 깊은 냉각판 미세 구조 설계와 유체 역학 시뮬레이션이 필요합니다. 냉각판 미세구조의 혁신이 중요합니다. 현재 흐름 교란을 통해 열 전달을 강화하고 프로세서 패키징과 직접 통합하여 인터페이스 열 저항을 줄입니다.
이 혁신적인 액체 냉각 기술 설계를 마이크로채널 통합 방열판(MC-IHS)이라고 합니다. 2021년 제2회0iTherm 컨퍼런스에서 Intel은 컨퍼런스 논문을 통해 MC-IHS 프로토타입을 처음으로 선보였습니다. 열 테스트 결과, MC-IHS 기술의 냉각 용량은 표준 냉각판보다 약 30% 더 높은 것으로 나타났습니다. 냉각 부하가 1000W보다 큰 경우 Rf-in은 약 0.05°C/W에 도달할 수 있습니다.
액체 냉각은 높은 열 유속 프로세서 및 고밀도 서버의 냉각 요구 사항을 충족하기 위해 기존 공기 냉각을 대체하는 널리 사용되는 열 솔루션입니다. 그러나 CPU 성능이 향상되고 장치 통합이 개선되면서 기존 냉각판의 단점이 점차 증폭되고 있습니다. 따라서 미래의 500W 또는 1000W 프로세서의 냉각 요구 사항을 충족하려면 혁신적인 설계가 필요합니다.
