數字化趨勢和利用人工智能的新技術的采用導致全球數據處理的能源需求顯著增加。這種消耗的很大一部分歸因于服務器和服務器冷卻。RK Kutting和IQ Evolution已經在一種有效的冷卻解決方案上合作了一段時間，該解決方案可以降低能耗，同時提高所用系統的性能。聯合項目3D智能流體冷卻展示了一種有前途的方法，可以顯著降低這種能源需求。因此，它使高性能 CPU 能夠在 1 U 服務器中安全運行，使功率密度翻倍，同時降低冷卻要求。

數據中心的服務器冷卻

數據中心的服務器冷卻正逐漸從空氣冷卻過渡到更高效的流體冷卻解決方案。這種轉變背后的原因是眾所周知和合乎邏輯的：能源成本上升，減少碳足跡，增加功率密度，更高的冷卻要求，有針對性的冷卻選項，以及顯著改善的傳熱(與相同體積的空氣相比，水的熱容量是其4,000倍)，從而大大提高了能源效率，并改善了利用廢熱的可能性，
從而顯著降低數據中心的電源使用效率
(PUE)。此外，更高效的冷卻允許更強大的服務器組件，包括更高的處理器時鐘速度，從而顯著提高服務器和整個數據中心的功率密度。數據中心約占全球能源消耗的
1-1.5%1，并且一氧化碳2排放，因此必須采用更高效的冷卻方法。

3D 智能流體冷卻

3D 智能流體冷卻技術將 IQ Evolution 的金屬 3D 打印功能與 RK Kutting 成熟且進一步開發的產品組合相結合。3D打印可產生非常薄的散熱器（總厚度為0.8毫米），從而實現高度定制的設計。采用的接駁技術和柔性軟管可根據可用空間量身定制特定應用的解決方案。整體概念可以從小規模生產擴展到大規模制造。

安全媒體傳輸

許多令人興奮的解決方案已經可用于使用流體冷卻單個服務器機架。經常討論的選項包括含氟氣體冷卻、純水冷卻系統（例如，電子冷卻器）、直接芯片冷卻和使用水溫約 60°C 的熱流體計算、熱管解決方案和浸入式冷卻系統。RK Kutting長期以來一直從事安全關鍵電子元件的流體冷卻，特別是在高壓應用、醫療技術和微芯片制造設備中。RK Kutting專注于個性化定制解決方案。IQ Evolution正在當前的項目中實施各種冷卻技術，并且正在開發易于維護的安全無損介質傳輸的可能性。

整個介質路由應滿足不同的要求，包括水、冷卻液混合物和溫度范圍。由于空間限制，標準分配系統不可行。需要具有服務器機柜特定幾何形狀的定制解決方案。連接技術應完全安全且免維護。集成監控系統適用于連續流量控制和管理。

實驗設置

在斯圖加特的格里辛格教授的領導下，獨立研究所ZFW-Zentrum für W?rmemanagement受委托對這種冷卻技術的冷卻性能進行實驗研究。兩臺服務器，一臺配備 2 U，另一臺配備 1 U，配備了高性能 CPU（AMD 銳龍 Threadripper PRO 處理器），并轉換為 3D 智能流體芯片冷卻。這些經過修改的惠普高性能服務器作為型號安裝在專門適用于此冷卻技術的服務器機架中，并在高性能計算 （HPC） 操作下進行了測試。

該評估旨在展示創新流體冷卻技術有針對性的應用的潛力，以顯著提高服務器性能和計算能力，確保高操作安全性和維護靈活性，降低能源成本和水消耗，并大幅減少一氧化碳。2腳印。

結果令人印象深刻。HPC芯片可以使用不同的電源溫度保持恒定溫度?？諝饫鋮s需要大量能量并占用大量空間，因此在 2 U 機架中只能使用空氣冷卻的 HPC 操作。通過液體冷卻，HPC 芯片現在可以首次在 1 U 機架中運行，從而減少 50% 的占地面積。

實現這一目標的成功主要歸功于IQ Evolution的專利極薄3D散熱器，其高度僅為幾毫米。這一突破首次在 HP 1 U 服務器中實現了熱流體冷卻水技術。通過選擇性激光燒結，可以制造出高度低廉的單個3D散熱器和靈活的可定位連接器，并根據可用空間進行定制。使用適合機架空間的預制軟管，即使在狹小的空間內也能實現安全的介質布線。

這為數據中心開辟了充滿希望的新前景，數據中心現在比以往任何時候都更加依賴能源成本節約、功率密度要求和環境問題。

結果和結論

通過上述設置，即使在連續滿負載且 280 W CPU 功率損耗的情況下，即使在高達 60°C 的介質溫度下，也可以使用流體冷卻穩定、安全地運行配備高性能 CPU 的高性能 HP 1 U 服務器。

• 表 1. 初步結果。空氣冷卻包括通過熱管從CPU傳熱，隨后用風扇冷卻。*

這一成就具有以下幾個優點：

• 通過減少 50% 的占用空間，將功率密度提高一倍：HP 1 U 服務器取代了 HP 2 U 服務器。
• 通過提高時鐘速率將功率密度提高 100% 以上：由于具有 20 K 的溫度儲備，可實現而不會增加故障風險。
• 大幅降低功耗：在這種情況下，與功率風扇相比，流體供應泵的功耗降低了 10 倍。
• 提高設計自由度：優化的電路板、服務器和機架設計可以實現更低的高度，以及特定于應用的冷卻器設計（專注于 CPU 熱點）。
• 零冷卻水消耗：智能流體水冷卻在閉環中運行，不消耗淡水。
• 可用于區域供熱：可以使用60°C以上的熱流體/溫水進行冷卻，同時保持當前的最大芯片溫度。
• 顯著減少一氧化碳2占地面積：與風扇相比，直接節能。不考慮次要影響，例如相同服務器性能的空間需求顯著減少。