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逻辑芯片中的数据中心冷却与浸没式液冷技术.docx
资料介绍
逻辑芯片中的数据中心冷却与浸没式液冷技术
摘要
数据中心冷却与浸没式液冷技术是逻辑芯片在高密度部署条件下维持正常运行温度的关键技术，在AI训练集群和高性能计算中具有核心作用。本文系统分析了数据中心冷却的基本原理与技术路线，深入探讨了空气冷却、液冷冷板和浸没式液冷等不同冷却方案的技术特点与适用场景，详细阐述了芯片级热管理、冷却系统设计和能源效率优化等关键技术，并对浸没式液冷在AI训练集群中的应用进行了深入分析。
一、引言
在AI训练集群中，GPU的功耗密度已超过100W/cm²，在数千个GPU的集群中总功耗可达数十兆瓦。传统空气冷却在功耗密度超过30kW/机柜时已无法满足散热需求，液冷技术的应用范围从高性能计算扩展至AI训练集群。在3纳米工艺节点，芯片的功耗密度持续上升，冷却技术的创新在数据中心的能效和可靠性方面具有关键作用。
二、冷却技术路线
2.1 空气冷却
空气冷却通过风扇强制对流将芯片的热量传递到周围空气中，在空气冷却中通过散热片和热管提高散热效率。空气冷却在功耗密度较低的数据中心中应用广泛，在功耗密度较高时无法满足散热需求。
2.2 液冷冷板
液冷冷板通过冷板将芯片的热量传递给循环液体，在液冷冷板中通过水或冷却液作为传热介质。液冷冷板在散热效率方面优于空气冷却，在数据中心中适用于中高功耗密度的场景。
三、浸没式液冷
3.1 单相浸没
单相浸没液冷将芯片和服务器直接浸泡在介电液体中，通过液体的自然对流或强制对流带走热量。单相浸没液冷在散热效率方面优于液冷冷板，在数据中心中适用于高功耗密度的场景。
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