「导热散热展」NVIDIA 等推动发展高功率芯片混合液冷解决方案

NVIDIA 官网博客消息，NVIDIA 团队正在构建一个新颖的解决方案——混合液体冷却，以应对未来数据中心的冷却需求。这个先进的液体冷却系统，得到了美国能源部 COOLERCHIPS 计划 500 万美元的拨款支持，这也是美国能源部 5 月份授予的 15 个 COOLERCHIPS 计划项目中获得的最高资助。

混合液冷方案：服务器部件将全部浸泡在冷却液中，同时高功率芯片上增加冷板加强冷却（图片来源：NVIDIA）

NVIDIA 团队的这个混合液冷概念结合了芯片的直接液体冷却 (DLC) 和其余组件的浸没式冷却。相比目前无法处理高于 40W/cm2 功率密度的液体冷却，混合式冷却具有如下优势：

在 COOLERCHIPS 计划的公示资料中，NVIDIA 表示，他们将开发具有创新冷却系统的新型模块化数据中心，该冷却系统将直接到芯片、泵送两相和单相浸没式冷却集成在带有内置泵和液体-蒸汽分离器的机架歧管中。该设计使用两相冷板来冷却芯片，而其余具有较低功率密度的服务器组件将浸没在密封的浸没式箱体内，服务器使用绿色制冷剂分别进行两相冷却和浸没冷却。

他们特别指出，将开发一种两相多孔金属冷板，将实现低至 0.0025°C/W 的热阻。

为构建混合液体冷却方案，NVIDIA 选择了七家合作伙伴，他们分别是：

笔者注意到，数据中心的混合液冷设计概念正在得到多方关注：

2022 年 10 月，法国领先的云服务商 OVHcloud 在 OCP 峰会上曾公开了其混合液冷概念，该系统在刀片服务器的密封机箱中注入介电冷却液，提供浸没式冷却，并依靠机箱中放置的盘管和冷板系统，通过水流带走介电液和大功率芯片的热量。

有别于 NVIDIA 构建的单相浸没/两相冷板混合液冷，这套系统采用了单相浸没/单相冷板技术架构。OVHcloud 宣称这套组合系统可以将数据中心的能耗降低 20%。

OVHcloud 开发的混合液体冷却概念（图片来源：OVHcloud 论文）

无独有偶，德克萨斯大学阿灵顿分校（UTA）也获得了 COOLERCHIPS 计划 284 万美元的资助，用于开发一种混合冷却技术，该技术将有助于高功率数据中心和服务器市场的高效热管理。

COOLERCHIPS 计划公开资料显示，UTA 及其合作者将开发一种新型的混合冷却技术，以满足大功率数据中心对先进热管理解决方案日益增长的需求。在服务器级别，该设计结合了直接到芯片的蒸发冷却模块，包括在大功率芯片上电沉积金属以取消热界面材料并降低芯片到冷却剂的热阻，以及空气冷却，包括后门热交换器和用于系统的其余部分，从而为未来提供强大且可扩展的解决方案，以及改造旧数据中心的简便方法。

可以看到，UTA 的混合冷却技术将采用两相冷板结合空气冷却的架构，尤其适应于旧数据中心的低 PUE 改造。该方案的核心之一是在大功率芯片上应用金属电沉积将冷板与芯片连接，以取消热界面材料并降低芯片到冷却剂的热阻。

随着 AI 等大算力应用在推动数据中心功率不断走高，如何开发创新、高效的高级冷却技术，降低目前占数据中心能耗约 40% 的冷却功率，是数据中心市场参与者的重点关注领域。

CIME 2023第十届深圳国际导热散热材料及设备展

2023年8月29日-31日，深圳国际会展中心

随着5G大规模商用推进，移动通讯、物联网、人工智能、动力电池等新产品新技术将具备高热流密度、高功率超薄等特性，对导热散热材料提出更高的要求。以5G时代智能手机为例，芯片、模组及器件集成度和密集度大幅度提升，导致设备功耗和发热密度大大增加，新型导热和散热材料成为一个重点的研究领域。为了更好的推动企业价值与行业效应，由博寒展览、励悦展览主办的CIME 2023第十届深圳国际导热散热材料及设备展将于2023年8月29日-31日深圳国际会展中心召开。

展品范围

导热填料：无机非金属：氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化镁、氧化铍、石墨、炭黑等；金属粉体：铜粉、银粉、金粉、镍粉和铝粉、钠钾合金、铅铋合金、镓铟合金、液态金属原液；化工原料：有机硅、环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂及化工原料等

电子封装材料：金属：铝、铜（铍铜）、钨/铜、钼/铜、硅/铝、铍/铝、泡沫金属/多孔金属等；橡胶；陶瓷材料：氮化铝、氧化铝、氧化锆、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物；玻璃等

导热散热材料热界面材料：导热矽胶布、薄膜/胶带、导热硅胶、导热硅脂、导热凝胶、导热灌封胶、导热垫/碳纤维导热垫、聚合物基复合导热材料，液态金属，导热灌封胶等

陶瓷基板：氧化铝 (Al2O3)、氮化铝 (AlN)、氮化硅(Si3N4 )、氧化铍 (BeO)；碳化硅 (SiC)、氮化硼 (BN) 等

热沉材料：金属/合金(半固态压铸件)；金刚石/铜、金刚石/铝等复合材料，石墨/铜、石墨/铝等复合材料，金属基复合材料导热高分子：导热塑料（PPS、PA6/PA66、PC、PP、PPA、LDPE、PEEK）、导热绝缘塑料，导热橡胶等碳材料：石墨膜（PI膜）、碳纳米管、碳纤维短纤、石墨烯导热膜、金刚石材料等相变材料（储热）：石蜡、脂肪醇、脂肪酸、烷烃基合金；熔盐、盐水合物、共晶混合物等隔热材料：气凝胶材料（碳基、二氧化硅、二氧化锆、氧化铝等）、碳毡、复合硅酸盐材料等

导热散热组件：热管/均热板，覆铜板，功率器件（碳化硅、氮化镓、氧化镓、MOSFET、IGBT）及模块等散热风扇配件：铜、铝制品、铝器材、散热型材、铁散热片、钣金、五金冲压件、机箱、散热垫、翅片管、导热管、导热板、散热模块、触控板、风扇网罩、风机、电机、马达、风扇自动组装机、散热器焊接等；散热设备：液态金属散热器、型材散热器、散热风扇、散热模组、热导管、插片散热器、插针式散热器、机箱一体化散热器、水冷散热器、电阻散热器、LED散热器、CPU散热器、IGBT散热器、电焊机散热器、肋片式散热器、变频散热器、热管散热器、叉指形散热器、液冷散热、组合散热器、固态继电器用散热器、大功率晶体管散热器及相关配件等;

分析与检测：分析仪器、激光导热仪、导热分析仪、导热系数仪、热膨胀仪、电子热测试仪、风量风压测试仪、激光导热系数测量仪、材料强度试验机、热物性测量设备等；

加工设备：压延机、涂布机、分条机、模切机、复卷机、切片机;切卷机;分切机、精密裁切机、自动化分条机、导热材料生产设备、数控卷材裁切设备 ,数控机床设备、自动化生产线和热传实验室、整套工艺及定制设备等；等热设计：热仿真模拟/热设计软件数据中心液冷散热技术展区：液冷数据中心运维实践案例；冷板式液冷传热强化技术、浸没式液冷传热强化技术、两相流（泵送）冷却技术、数据中心液冷系统热仿真、浸没式液冷材料兼容性；快速连接器技术、制冷剂、漏液检测技术、智能流体分配技术、智能温度监控技术；数据中心的应用：模块化数据中心、数据云箱、机房解决方案、蓄电池、电能存储、机房专用空调及新风系统、UPS不间断电源、安防、综合布线、绿色数据中心、数据中心维护等系统与解决案等；

参展流程

CIME 2023国际导热散热材料及设备展览会

致力于促进导热散热材料行业的快速发展，打造值得信赖的新材料商贸平台！

2023年8月29-31日

深圳国际会展中心（宝安新馆）

2023年12月13-15日

上海新国际博览中心（浦东新区）

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