浸没式冷却技术：AI服务器的最强助攻
液冷伺服器机柜如何为AI技术带来散热新革命？
人工智能 (AI) 技术的创新应用正带给各个领域颠复性的变革，并为运作模式和发展前景开创了新的可能性。在迅速发展的AI浪潮背后所需的强大运算能力，对伺服器的散热需求也提出了新的挑战。
随着AI技术的运用需求大增，资料中心必须处理以更快的速度处理更多数据，因此驱使散热架构的转型。传统的风冷系统（如风扇或冷冻空调散热）已经无法应对高密度计算所产生的巨大热量，液冷伺服器机柜在近年应运而生，成为解决这个问题的创新利器。
当伺服器在进行深度学习和数据分析时，极大量的数据资料和複杂的运算过程会产生庞大的热量。液冷系统能够迅速而有效地带走这些热量，确保伺服器能维持稳定运行。液冷伺服器机柜的出现，为AI技术的发展提供强而有力的支持；随着今年AI话题火热，特别是「浸没式冷却」(immersion cooling)，以其出色的散热效能吸引了广泛的关注，也代表着液冷伺服器机柜正带领我们迎接液冷元年。
AI运算需求增加所面临的伺服器冷却挑战
伺服器散热之于设备稳定的重要性
当我们使用电脑或手机时，经常会感觉到发热，那是因为在设备内部的中央处理器 (CPU) 和其他电子零件在工作时会产生热量。若这些废热无法被有效排出，将会影响到电子元件的性能与寿命。特别是AI伺服器，比普通伺服器具有更强的运算能力和更大的储存空间，相对会产生更多的发热量。为了确保AI伺服器能够持续提供高效能算力，这些大规模的AI资料中心必须使用有效的散热架构来让晶片降温。
传统气冷系统的局限性：无法应对高密度计算的热量
现阶段而言，传统气冷散热架构仍是伺服器机柜中最常见的散热方式。它使用空气作为散热介质，通过风扇将冷空气吹入散热鳍片，进行空气循环，以热对流原理带走伺服器产生的热量。 然而，传统气冷散热架构的散热效果受到一些限制。
1. 散热能力有限：空气是一种导热性较差的介质，只能吸收有限的热量，一旦达到饱和状态，其散热效能就会受到限制。尤其是在高密度伺服器机柜中，即在有限空间内放置大量伺服器的情况下，更可能发生过热问题。
2. 噪音大：因为风扇需要高速度运行才能循环足够的空气来降温伺服器，这会产生机械噪音，可能造成干扰。
3. 效率低：若要足够的气体来冷却大量的热量，所需空间体积大，整体来看传统气冷散热架构的效率较低下。
随着伺服器运算需求持续提升，许多高规格伺服器已经接近或超过气冷系统所能提供的散热极限。我们必须使用液冷技术，来克服传统气冷散热架构面临效率低、能耗增加的挑战。
液冷技术的优势：高效能冷却液与无轴封磁力泵的应用
相较于传统的气冷系统，液冷技术能够有效提升散热效率，这是因为液体的导热性能优于气体，能够更迅速地从伺服器中吸收并带走热量，确保设备不会因过热而故障。
以往许多资料中心採用气冷，现在改用液冷技术，作为当前AI晶片散热的最佳解决方案。液冷系统通常採用氟化液作为冷却介质，而无轴封磁力泵则在伺服器机柜内负责冷却液的循环输送。
气冷散热 vs. 液冷散热
| 特性 | 传统气冷散热架构 | 液冷散热架构 |
| 散热介质 | 空气 | 液体（水、油等） |
| 散热能力 | 有限 | 高 |
| 噪音 | 嘈杂 | 安静 |
| 效率 | 低下 | 高 |
| 成本 | 低廉 | 较高 |
| 複杂性 | 易于安装 | 安装较複杂 |
浸没式冷却的工作原理与优势
浸没式冷却技术是近年来在资料中心和高性能运算领域中备受关注的创新解决方案，以下介绍浸没式冷却技术的运作原理和应用优势。
浸没式冷却的基本概念和运作方式
1. 基本概念：
- 浸没式冷却 (immersion cooling) 是液冷技术的一种，将伺服器或电子设备直接浸泡在不导电的冷却液中，以直接吸收晶片产生的热量，带走多馀的废热，进而优化伺服器效能。
- 这种方式可以大幅提升能源效率，因为不需要其他冷却零件如风扇、散热鳍片或导热管等。
2. 单相浸没式冷却运作方式 (Single-phase immersion cooling)：
将伺服器完全浸泡在冷却槽中，依靠冷却液的流动来传导晶片的热能，快速为晶片散热；吸收热能后温度升高的冷却液，再经由热交换器输送到外部冷却塔，再把降温后的冷却液通过泵浦运送回至伺服器冷却槽，持续循环运作。
3. 两相浸没式冷却运作方式 (Two-phase immersion cooling)：
将须散热的高温电子元件浸泡在冷却槽中，晶片的热能会传导给冷却液，冷却液吸收热量后相变为蒸气，蒸气上升并接触到冷凝器后凝结成液态，滴回冷却槽中，持续循环散热。这样的设计能够更加有效地降低伺服器温度、提升散热效率。不仅靠冷却液流动，同时利用冷却液的气化来带走更多废热。
无轴封磁力泵浦应用于浸没式冷却技术
在浸没式冷却技术中，无轴封磁力泵浦的应用至关重要。为了保持系统的高效稳定运行，冷却液循环泵的性能必须达到高标准。无轴封磁力泵利用磁力驱动，无需传统的机械轴封，消除了液体洩漏风险，提升了系统的可靠性和安全性。
了解无轴封磁力泵浦在浸没式冷却系统中的高效应用：
1. 冷却液循环：在单相浸没式冷却及两相浸没式冷却系统中，都会使用到泵浦来输送冷却液。
- 单相浸没式冷却系统中，外部冷却塔需将降温后的冷却液送回伺服器冷却槽，这个过程需要使用可靠的无轴封磁力泵浦来进行输送，以确保系统的循环运行。
- 两相浸没式冷却系统中，蒸汽冷凝成液体后，部分液体会直接滴回冷却槽，而其馀部分则由泵浦驱动冷却液在整个系统中持续循环流动，确保热量得到有效散发，以保持冷却液的均匀分布，防止局部过热。
2. 增强系统稳定性：由于无轴封磁力泵没有机械轴封，降低停机时间与维护成本，进而提升整个冷却系统的稳定性和运行效率。
PTCXPUMP无轴封磁力泵浦提供多样规格、扬程及流量，以满足不同资料中心独特的液冷需求
技术革新与市场趋势：浸没式冷却在AI发展中的应用潜力
浸没式冷却作为一种创新的液冷技术，因其高效的散热能力和可靠性，可广泛应用于多项产业，展现出巨大的市场发展潜力。
浸没式冷却适用于哪些产业？
- 大数据 (Big Data)
在大数据处理环境，伺服器需要处理庞大的资料，过程中将产生大量的热量。浸没式冷却技术能够有效地吸收并散发这些热量，确保系统能顺利进行分析处理。 - 人工智慧 (AI)
人工智慧的运作和训练需要强大的运算能力，因此必须使用高效的冷却系统来带走伺服器产生的热量。浸没式冷却技术能够实现「绿色运算」，在降低能源消耗的同时提升散热效率，帮助企业节省营运成本，并让AI伺服器在高密度计算时保持稳定。 - 边缘运算 (Edge Computing)
边缘运算讲求迅速即时的回应，为了避免资料传输有延迟，边缘运算和云端运算对数据处理的即时性和稳定性要求相当高。运算中心必须採用合适的冷却设备，而浸没式冷却技术能够在有限的空间将热量快速带走，防止热量累积，从而提高运算效率并降低延迟。 - 区块链及加密货币 (Blockchain & Cryptocurrency)
区块链技术和加密货币挖矿需要大量的计算资源，电脑设备使用浸没式冷却技术能满足挖矿程式高效能运算及低延迟的需求。
液冷技术的未来展望
液冷技术的快速发展不仅推动了AI应用的进步，同时也在全球数据中心的节能减碳方面扮演了重要角色。浸没式冷却系统以其高效能的冷却能力和优越的能源效率，正逐步成为资料中心的新宠儿。
未来的发展方向包括进一步提升冷却系统的效能和可靠性、如何降低建置成本，促进液冷技术在更多新兴领域的应用。另外，结合空气和液体冷却的混合冷却方法目前也已受到关注，兼具两种系统的优势，可优化冷却效率，并且满足不同环境的特殊要求。
浸没式冷却系统，选用PTCXPUMP无轴封磁力泵
在浸没式冷却系统中，无轴封磁力泵的主要功能是将冷却液不断循环，维持整个系统的稳定运行。
1. 安全可靠
无轴封磁力泵的设计预防了液体洩漏的风险，磁力驱动的设计提高了系统的运行安全性和可靠性，特别是在长时间运行和高密度设置的环境中，能有效降低维护成本。
2. 高效能的热量管理
磁力泵能够提供稳定且持续的冷却液循环，有效带走伺服器和其他电子设备产生的热量。这样的冷却效果不仅确保了系统内部温度的稳定性，还能够避免热能在机柜内部积聚，保证设备的运行效率和寿命。
3. 节能环保
无轴封磁力泵的功耗较低，运转时噪音小，改善工作环境的舒适度。同时有助于节能减碳，提升数据中心的环境友好性，符合永续发展需求。
4. 经济效益
通过使用无轴封磁力泵，企业不仅能够降低冷却系统的能源成本，还能减少因机械故障和维护造成的停机时间和成本。这使得磁力泵成为当前高效能计算需求的理想选择。
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