當(dāng)設(shè)備的性能強大到了一定的程度的時候,散熱往往是阻止性能進(jìn)一步提升的原因。以常見的主機電腦為例,常見的散熱方式有風(fēng)冷散熱和水冷散熱。無論是哪一種散熱方式,基本都只能重點照顧某一區(qū)域的散熱,而機箱整體的溫度卻沒辦法散出去。

如何構(gòu)建一套散熱效率更高的方案呢?部分企業(yè)將目光瞄準(zhǔn)了浸入式液體散熱的方式——把需要進(jìn)行散熱的設(shè)備,整個都浸泡在易蒸發(fā)的導(dǎo)熱液中,通過沸騰的方式帶走熱量。
蒸騰式液冷散熱方案

沸騰式液冷散熱方案

這種方式簡單高效,并且目前這一方案已經(jīng)被阿里云應(yīng)用在自家的服務(wù)器散熱上面了。不過,這種解決方案存在的問題也很明顯:由于需要依賴液體沸騰散熱,注定了它無法做到絕對性密封,并且沸騰產(chǎn)生的噪音和如何小型化也是需要解決的問題。
蘭洋科技-浸入式散熱方案

蘭洋科技-浸入式散熱方案

雷神新品發(fā)布會上,展區(qū)里擺放了一臺浸沒式液冷主機,這讓鈦媒體看到了液冷解決方案的希望。這臺游戲主機的內(nèi)膽是全封閉式的,并且所有的元器件都浸泡在導(dǎo)熱液里。據(jù)悉,為雷神電腦提供液冷技術(shù)支持的是一家位于寧波的初創(chuàng)公司——蘭洋(寧波)科技有限公司。

浸入式散熱提升PC性能背后的秘密:更高的熱傳導(dǎo)效率

蘭洋科技采用的導(dǎo)熱液并非是3M NOVEC 電子氟化液,并且它的散熱方式也不依托于導(dǎo)熱液沸騰蒸發(fā)帶走熱量,而是采用高熱傳導(dǎo)性能的新型導(dǎo)熱液體。
圖示1/2為傳統(tǒng)散熱方式,圖示3為浸入式液態(tài)散熱方式

圖示1/2為傳統(tǒng)散熱方式,圖示3為浸入式液態(tài)散熱方式

“我們采用的導(dǎo)熱液體具備低腐蝕性,低粘滯度,高化學(xué)穩(wěn)定性,高絕緣性,高液體流動力,高熱傳導(dǎo)性能,無毒無味等特性”負(fù)責(zé)技術(shù)方面的創(chuàng)始人林子杰博士介紹道,“浸沒在導(dǎo)熱液里的電子元器件能與導(dǎo)熱液充分進(jìn)行熱交換,再依托于外部的散熱裝置將導(dǎo)熱液中存儲的熱量傳遞出去。”

由于不需要沸騰帶走熱量,所以蘭洋科技的技術(shù)能做到將導(dǎo)熱液絕對封裝在機箱內(nèi),這樣既能保證元器件運行的性能,又能提高散熱效率,同時還能大大縮小設(shè)備體積。

除了核心的導(dǎo)熱液之外,蘭洋科技的另一個核心層面的技術(shù)就在于外部用于散熱的熱交換系統(tǒng)。中學(xué)物理學(xué)告訴我們,通過加快液體的流動速度能夠帶走熱量,并且流體的流速不同,遇到不同障礙物會形成復(fù)雜的湍流區(qū)域,而這個區(qū)域是可控的。

林博士此前在日本國立熊本大學(xué)主攻的方向便是熱流和熱力學(xué)方向。他在散熱裝置中設(shè)計了一個比較復(fù)雜的湍流區(qū)域,從而能夠控制導(dǎo)熱液迅速流動到外部指定區(qū)域,帶走整個設(shè)備內(nèi)部的熱量。

同時,內(nèi)膽采用顆粒處理與流體接觸的固體表面結(jié)構(gòu),使導(dǎo)熱液體與最外層固體材料之間的熱傳導(dǎo)性得到提高。相比于傳統(tǒng)方式連接固液材料的熱傳導(dǎo)性,該結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑿阅芴岣?3%-48%。

這幾項技術(shù)的疊加就實現(xiàn)了電子元器件散熱全覆蓋,以及導(dǎo)熱液熱交換效率的提升,從而能快速降低整體設(shè)備溫度。

在產(chǎn)品發(fā)布會上,雷神展示的與蘭洋科技合作打造的浸沒式液冷設(shè)備可以讓CPU與GPU工作溫度與室溫的溫差控制在50°C以內(nèi),達(dá)到近最佳工作溫度。
散熱數(shù)據(jù)對比圖

散熱數(shù)據(jù)對比圖

同時蘭洋科技還展示了一組數(shù)據(jù):在室溫平均約18°C的條件下,對硬件相同配置的三臺PC應(yīng)用不同的散熱方式,使用專業(yè)的CPU拷機軟件“Furmark”進(jìn)行了三小時十五分鐘的極限拷機實驗。

采用風(fēng)冷方式散熱的設(shè)備,在極限拷機下17分鐘GPU達(dá)到82°C,達(dá)到溫度墻,芯片開啟過溫降頻保護機制,停止測試。水冷式散熱在125分鐘時,溫度達(dá)到近乎穩(wěn)定狀 態(tài),溫度穩(wěn)定在70°C,浸入式散熱方式在2分鐘后就穩(wěn)定在43°C。

除了PC散熱,浸入式散熱還有更多的應(yīng)用場景

浸入式散熱技術(shù)在輔助PC散熱上面的表現(xiàn)十分優(yōu)異,蘭洋科技將會就這一套技術(shù)推出定制性的服務(wù),為高端玩家打造極致性能的設(shè)備。不過,蘭洋科技的這項浸入式液態(tài)散熱整體解決方案在小型設(shè)備上的應(yīng)用顯然有更多的應(yīng)用場景,比如說投影儀散熱,甚至是手機散熱。

這項技術(shù)應(yīng)用在投影儀產(chǎn)品上面,可以說是打破常規(guī)。眾所周知,投影儀的流明往往跟設(shè)備的體積成正相關(guān),但是蘭洋科技的這項液冷技術(shù)可以在縮小設(shè)備體積的同時提高流明,并且做到百分之百的靜音。

“把整個手機的后蓋充滿我們的導(dǎo)熱液,將電子元器件,甚至是電池都浸入在它里面,就能起到提升散熱效果的作用”林博士表示,“雖然手機內(nèi)部沒有散熱風(fēng)扇,但只要手機保持移動,那就能給導(dǎo)熱液一個流動的速度,從而實現(xiàn)快速散熱的效果。并且我們的導(dǎo)熱液完全絕緣且無腐蝕性,即使浸沒元器件25年,成分依然不會發(fā)生任何變化,也不會對電子元器件產(chǎn)生任何影響。”

除了民用產(chǎn)品之外,蘭洋科技還將視線放到了市場前景更為廣闊的IDC(Internet Data Center,互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)上面。

有數(shù)據(jù)表明:2018年全國數(shù)據(jù)中心總用電量為1609億千瓦時,相當(dāng)于三峽大壩的全年發(fā)電量,而這其中制冷系統(tǒng)的功耗就占了40%。今后隨著5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模普及,數(shù)據(jù)中心所需要承載的負(fù)荷將會更大。

過去的解決方案都是將數(shù)據(jù)中心遷移到溫度較低的地區(qū),比如說微軟就選擇將數(shù)據(jù)中心安置在海水里,F(xiàn)acebook則是選擇了氣溫更低的北極地區(qū)。這也表明了現(xiàn)在市場內(nèi)的各大數(shù)據(jù)中心亟需一套更高效率的散熱解決方案。

“我們的散熱技術(shù)占地面積小,使用成本也相對較低,”林博士表示,“最為關(guān)鍵的是,我們也可以把散出來的熱量進(jìn)行熱能回收,把它轉(zhuǎn)化為機械能或者電能,再為數(shù)據(jù)中心或者基站進(jìn)行供電。”

“運用我們技術(shù)的數(shù)據(jù)中心運維成本也會相應(yīng)地降下來。浸入式散熱方案首先就不需要空調(diào)維持溫度,”蘭洋科技的另一位聯(lián)合創(chuàng)始人莫景杰補充道,“也不需要保持濕度和除塵,因為所有的電子元器件都是浸入在導(dǎo)熱液里面的。我們的導(dǎo)熱液基底材質(zhì)與女性用的化妝品沒有太大差別,對于人體是無害的。”

目前蘭洋科技已經(jīng)開始與不同的企業(yè),以及電信運營商進(jìn)行接觸,開始就數(shù)據(jù)中心和信號基站散熱方面的設(shè)計展開合作。未來可能會把整個面向企業(yè)級的業(yè)務(wù),與面向消費者的業(yè)務(wù),比如PC散熱,投影儀散熱等等,剝離開來。

因為這一項散熱解決方案,蘭洋科技在三個月內(nèi)拿到了洪泰基金、大米創(chuàng)投、寧波天使引導(dǎo)基金千萬級天使風(fēng)險投資,并在2019年被《麻省理工科技評論》作為科技創(chuàng)新代表推選為“最具創(chuàng)新活力公司”。

就市場發(fā)展前景而言,無論是消費級產(chǎn)品,還是企業(yè)級產(chǎn)品都對于更高效的散熱解決方案有著強烈的需求。毫無疑問,蘭洋科技的散熱解決方案是目前世界上較為前沿的技術(shù)——更為關(guān)鍵的是,這項技術(shù)不僅能實現(xiàn)更高效的散熱,還能將交換出來的熱能進(jìn)行進(jìn)一步地利用,達(dá)到節(jié)能減排的目的。未來我們也許能看到更多的產(chǎn)品搭載上這項解決方案,并給我們帶來更好的產(chǎn)品使用體驗。(本文首發(fā)鈦媒體APP丨作者/唐植瀟)

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  • 隨著硬件性能的提升,發(fā)熱確實是制約的瓶頸,但是浸沒式散熱成本肯定又會制約它的規(guī)模,阿里的散熱液價比茅臺,以后的中低端還是風(fēng)冷水冷的天下,浸沒式液冷封裝技術(shù)也是道門檻

    回復(fù) 2020.09.30 · via android
  • 一體式液冷的升級版解決方案?不過我覺得顯卡廠商對此頗有異議吧。。。。即便過了英偉達(dá)或者按摩店的關(guān)口,索泰、EVGA這些在水冷顯卡定制化方面走得比較遠(yuǎn)的也不會允許只做水冷的來分杯羹吧。。。這個競爭力或許連威剛他們家的模塊化水冷解決方案都打不過哦。。。從成本和價格兩方面。

    回復(fù) 2020.09.30 · via pc
  • 散熱的痛點一直存在

    回復(fù) 2020.09.30 · via pc

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