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热管理行业观察

最近，在美国能源部能源高级研究计划局(ARPA-E)万美元的资助下，多个数据中心高级冷却项目将随COOLERCHIPS计划启动。该计划旨在为数据中心开发节能且可靠的下一代冷却技术，目标将数据中心IT设备工作负载的冷却能耗从目前的30%-40%，大幅降低到数据中心总能耗的5%。

DOE宣布启动COOLERCHIPS高级冷却计划（截图自：美能源部网站）

COOLERCHIPS计划的名称来自CoolingOperationsOptimizedforLeapsinEnergy,Reliability,andCarbonHyperefficiencyforInformationProcessingSystems的首字母缩写词，字面直译为“为信息处理系统的能源、可靠性和碳超效率飞跃而优化的冷却操作”。

ARPA-E选定了包括企业和大学在内的15家单位共同启动COOLERCHIPS计划。这些单位负责的项目将获得最多三年的资助，为日益飙升的数据中心机架密度、更小空间的高功率AI计算负载寻找优于现阶段液体冷却的革新方案，并降低冷却技术的应用成本。

根据项目资助金额的高低，COOLERCHIPS计划的具体项目如下：

Nvidia

资助金额：5,,美元

项目名称：GreenRefrigerantCompactHybridSystemforUltra-EfficientandSustainableHPCCooling（用于超高效和可持续HPC冷却的绿色制冷剂紧凑型混合系统）

Nvidia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。

两相多孔金属冷板将实现低至0.°C/W的热阻。

加州大学戴维斯分校

资助金额：3,,美元

项目名称：HolisticModularEnergy-efficientDirectedCoolingSolutions(HoMEDiCS)forEdgeComputing（用于边缘计算的整体模块化节能定向冷却解决方案）

加州大学戴维斯分校将为模块化边缘计算数据中心开发一套整体热管理解决方案。他们的设计创新包括使用液冷回路从CPU和GPU芯片中高效提取热量，并通过使用高效、低成本的热交换器将这些热量散发到环境中。服务器主板中的辅助电子设备将通过次级回路进行冷却，该次级回路将热量辐射到大气中。

Flexnode

资助金额：3,,美元

项目名称：PrefabModularLiquid-cooledMicroDataCenter（预制模块化微型液冷数据中心）

Flexnode将开发一个预制的、模块化设计的边缘数据中心，该数据中心将利用四个关键组件和系统级创新技术：新型歧管微通道散热器、基于机箱的混合浸没式冷却、具有成本效益的增材制造支持的干式冷却热交换器系统以及容纳整个系统的拓扑优化容器。

马里兰大学

资助金额：3,,美元

项目名称：Multi-ObjectiveOptimizationSoftwareforCOOLERCHIPS（COOLERCHIPS多目标优化软件）

马里兰大学将为下一代数据中心的设计开发一个集成的决策支持软件工具，该工具将支持用于建模可靠性、能源、碳足迹和成本的现有开源软件与创新的协同仿真框架无缝连接。与现有的最先进技术相比，该工具将允许数据中心设计人员开发变革性和颠覆性的设计。

惠普

资助金额：3,,美元

项目名称：EmbeddedMicrofluidicCoolingforNextgenHighPowerServerArchitectures（用于下一代高功率服务器架构的嵌入式微流体冷却）

惠普将与合作伙伴合作开发一种高效的液体冷却解决方案，以减少对热界面材料的需求以及减少高功率CPU/GPU与冷却剂之间的热界面数量，从而显著降低封装热阻。他们将利用惠普的喷墨微流体平台，第一阶段先将硅微通道耦合到芯片表面，然后将微流体更深地嵌入芯片中。该设计在外部环境空气相对湿度为60%时，可将服务器的热量抑制在40°C。

佛罗里达大学

资助金额：3,,美元

项目名称：HyperefficientDataCentersforDeepDecarbonizationofLarge-scaleComputing（用于大规模计算深度脱碳的超高效数据中心）

佛罗里达大学正在开发一种颠覆性热管理解决方案，旨在以前所未有的热通量和功率水平为数据中心服务器冷却未来的CPU和GPU芯片。新技术允许处理器功率在未来显著增长，将热量直接排放到数据中心外部的环境空气中，并将促进在现有数据中心中采用主液体冷却回路。

德克萨斯大学阿灵顿分校

资助金额：2,,美元

项目名称：HolisticCo-DesignofNovelHybridCoolingTechnologyfortheDataCenteroftheFuture（面向未来数据中心的新型混合冷却技术的整体协同设计）

德克萨斯大学阿灵顿分校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消除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。

雷神技术研究中心

资助金额：2,,美元

项目名称：ExtraEfficientDataCentersUsingAvionicsCoolingTechnology（使用航空电子冷却技术的超高效数据中心）

雷神技术研究中心将与跨行业协作团队一起开发采用航空电子冷却技术(EXTRACT)的超高效数据中心。带状振荡热管(RHP)将实现大功率处理器的冷却目标，通过集成、被动和可靠的热扩散从服务器中提取热量。RHP技术具有创纪录的低热阻，可以革命性的减少未来数据中心的功耗。

伊利诺伊大学香槟分校

资助金额：2,,美元

项目名称：HolisticRack-to-ProcessorPowerandThermalCo-DesignforFutureServers（面向未来服务器的从机架到处理器的整体电源和散热协同设计）

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校将开发一种创新的冷却模式，未来的服务器将获得最低的能耗和最大的冷却功率。他们的设计集成了高性能热界面材料、热膨胀系数匹配且可靠的碳化硅冷却器、基于拓扑优化的自动化设计与碳化硅增材制造相结合、稳健且具有成本效益的单相水冷以及高的初级侧温度，以实现对环境的有效散热。

HRL实验室

资助金额：2,,美元

项目名称：AlignedGraphiteMicrochannelCooling(AGMC)SystemwithAdditivelyManufacturedManifolds（采用增材制造管道的对准石墨微通道冷却（AGMC）系统）

HRL实验室将开发一种具有低热阻和更高能效的新型数据中心热管理系统，以降低下一代数据中心的功耗。HRL的系统利用排列整齐的石墨微翅片和增材制造的流量歧管来克服现有冷却模块常见的性能限制，并为当前和未来的处理器提供前所未有的冷却效果。

普渡大学

资助金额：1,,美元

项目名称：ConfinedDirectTwo-phaseJetImpingementCoolingwithTopologyOptimizedSurfaceEngineeringandPhaseSeparationUsingAdditiveManufacturing（使用增材制造的拓扑优化表面工程和相分离的密闭直接两相射流冲击冷却）

普渡大学、宾厄姆顿大学和数据中心热管理公司SeguenteInc.将共同开发创新的芯片级直接两相冲击射流冷却解决方案，以大幅提高整体热性能，同时降低泵浦功率。该设计包括用于冷却结构拓扑优化的新算法、用于多孔芯的激光粉末床融合的新型片上直接打印方法，以及增材制造的多输入\多输出流体分配歧管。

IntelFederal

资助金额：1,,美元

项目名称：EnablingTwo-PhaseImmersionCoolingtoSupportHighTDP（启用两相浸入式冷却以支持高TDP）

IntelFederal将为大功率设备开发超低热阻、珊瑚状浸没式冷却散热器，集成3D均热板腔体。英特尔的设计将通过优化3D均热板以更有效地散发热量来应对两相浸没式冷却的挑战，并与创新的沸腾增强涂层相结合，通过促进高成核位点密度来降低热阻。

密苏里大学

资助金额：1,,美元

项目名称：Dual-modeHybridTwo-phaseLoopforDataCenterCooling（用于数据中心冷却的双模混合两相回路）

密苏里大学将开发一种混合机械毛细管驱动的两相环路，作为数据中心的理想冷却解决方案。与流动沸腾和冷凝等现有相变过程相比，他们所提出的技术具有许多优势，包括双模式操作、低热阻、高热通量、低泵浦功耗、高功率密度、可靠运行和高度可扩展设计。

NREL

资助金额：1,,美元

项目名称：COOLERCHIPSTechnicalEvaluationTeam（COOLERCHIPS技术评估组）

美国国家可再生能源实验室(NREL)、桑迪亚国家实验室和佐治亚理工学院将制定测试标准，以评估COOLERCHIPS项目在真实数据中心运行条件下开发的冷却技术。测试范围从组件级别到机架级别，并一直到完整的边缘数据中心。该技术评估团队将利用COOLERCHIPSC类团队所做的工作开发数字孪生来评估关键参数，并帮助测试其他COOLERCHIPS项目团队开发的各种技术，以评估其散热、可靠性和成本目标。

JetCoolTechnologies

资助金额：1,,美元

项目名称：Sub-OnePUEthroughSiliconCoolingEfficiency（通过提高硅冷却效率实现PUE＜1）

JetCool将开发一种微对流冷却技术，结合并优化两种不同的冷却方法，为数据中心提供最高水平的能效。JetCool的微对流冷却模块可降低CPU温度，减少泄漏电流并节省8-10%的电量，同时服务器内的散热器消除了数据中心对服务器专用空气冷却的需求，从而显著节省能源。

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