Tấm làm mát bằng chất lỏng Microchannel với giải pháp nhiệt buồng hơi
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ truyền thông, nhiệt năng của các thiết bị điện tử cũng không ngừng tăng lên. Mức tiêu thụ điện năng của mỗi thế hệ sản phẩm đang phát triển tăng khoảng 30% đến 50%. Mật độ dòng nhiệt chip tăng liên tục hạn chế trực tiếp khả năng tản nhiệt và độ tin cậy của chip. Đồng thời, do mức tiêu thụ điện năng cao và công suất phòng máy tính hiện tại không đủ nên phòng máy tính phải đối mặt với áp lực không nhỏ về nguồn điện và tản nhiệt. Làm mát không khí truyền thống khó duy trì do tiếng ồn tản nhiệt cao, mức tiêu thụ năng lượng cao và dấu chân lớn.
Trong bối cảnh này, các trung tâm dữ liệu làm mát bằng chất lỏng với máy chủ làm mát bằng chất lỏng và các thiết bị khác đã xuất hiện, cung cấp các giải pháp mới cho việc làm mát và tản nhiệt cho trung tâm dữ liệu. Trong công nghệ làm mát bằng chất lỏng gián tiếp đang phát triển nhanh chóng, tấm làm mát bằng chất lỏng là thành phần cốt lõi của hệ thống làm mát bằng chất lỏng một pha hoặc hai pha. Các linh kiện điện tử được gắn vào bề mặt của tấm làm mát chất lỏng và nhiệt của các linh kiện điện tử được truyền đến tấm làm mát chất lỏng thông qua dẫn nhiệt. Tấm làm mát chất lỏng và chất lỏng làm việc trải qua quá trình truyền nhiệt đối lưu mạnh mẽ và hiệu quả.
Hiệu suất nhiệt của chip có liên quan đến tuổi thọ của thiết bị. Theo kết quả nghiên cứu, tỷ lệ hỏng hóc của các linh kiện điện tử trong lĩnh vực truyền thông liên quan theo cấp số nhân với nhiệt độ, với tỷ lệ hỏng hóc tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng thêm 10 độ C. So với làm mát bằng không khí cưỡng bức truyền thống, công nghệ làm mát bằng chất lỏng có hiệu quả tản nhiệt tốt hơn và đường tản nhiệt ngắn hơn. Là một phương pháp tản nhiệt mới nổi và hiệu quả, nó có thể giải quyết hiệu quả hơn những điểm khó khăn của người vận hành liên quan đến việc áp dụng thiết bị tiêu thụ điện năng cao và thông lượng nhiệt cao trong phòng máy tính. Ngoài ra, với mức tiêu thụ điện năng của thiết bị và mật độ dòng nhiệt ngày càng tăng, những ưu điểm của công nghệ làm mát bằng chất lỏng như khả năng tản nhiệt mạnh, giảm tiếng ồn trong phòng và bảo tồn năng lượng xanh sẽ trở nên nổi bật hơn.
Một loại tấm làm mát chất lỏng vi kênh tổng hợp buồng hơi mới. So với bảng lạnh truyền thống, nó có khả năng tản nhiệt hiệu quả hơn và phù hợp hơn để giải quyết các vấn đề tiêu thụ điện năng cao và tản nhiệt thông lượng nhiệt cao. Tấm làm mát bằng chất lỏng có thể được chia thành tấm làm mát có rãnh và tấm làm mát vi kênh theo hình dạng của kênh dòng chảy. Tấm nguội có rãnh được phay được hình thành bằng cách gia công và do hạn chế trong quá trình xử lý nên khả năng tản nhiệt của nó xấp xỉ 65 W/cm2. Tấm lạnh vi kênh thường dùng để chỉ tấm lạnh có kích thước kênh 10-1000 µm, chủ yếu được xử lý và hình thành thông qua quá trình cạo vây và có công suất tản nhiệt khoảng 80 W/cm2.
Trong lĩnh vực truyền thông, với sự phát triển của số hóa, sức mạnh tính toán tiếp tục tăng lên và mật độ dòng nhiệt của chip tiếp tục tăng. Dự kiến mật độ năng lượng của chip sẽ vượt quá 100 W/cm2 trong vòng 3 năm. Đối với các chip tiêu thụ điện năng cao và thông lượng nhiệt cao, các bo mạch lạnh vi kênh thông thường không còn khả năng đáp ứng nhu cầu tản nhiệt. Để vượt qua tắc nghẽn tản nhiệt, các tấm làm mát bằng chất lỏng vi kênh và VC được kết hợp để tận dụng toàn diện khả năng khuếch tán nhiệt nhanh của VC và khả năng truyền nhiệt của các tấm làm mát bằng chất lỏng vi kênh, giải quyết vấn đề tản nhiệt của chip thông lượng nhiệt cao.
Nguyên lý làm việc của tấm làm mát chất lỏng vi kênh tổng hợp với tấm nhiệt độ đồng đều: Chip truyền nhiệt đến vật liệu giao diện và xa hơn đến bề mặt bay hơi của VC, sử dụng các đặc tính nhiệt độ đồng nhất của VC để đạt được sự khuếch tán hoặc di chuyển nhiệt nhanh chóng. Sau đó, sự truyền nhiệt đối lưu giữa chất lỏng làm việc và tấm lạnh liên tục lấy đi nhiệt do chip tạo ra, giúp làm mát chip có thông lượng nhiệt cao.
