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  • 數據中心的熱管理對設計工程師來說一直都是一項極具挑戰的任務。如今人工智慧(AI)和機器學習等高級應用正在將數據處理需求提升到一個全新的層次,而傳統的 I/O 模組冷卻解決方案可能已經無法應對這些需求。因此,重新檢討現有的熱管理系統是否能夠滿足系統升級的要求,并開發新的熱管理方案已經迫在眉睫。
    數據中心生態系統中新興的熱技術進步要求
    數據中心的云計算推動了從基本電子郵件到生成式人工智慧等數位產品和服務的發展,但這需要大量電力,特別是在支援AI和機器學習的高級領域高數據處理需求。
    熱管理是數據中心運營的主要成本之一,液體冷卻系統的運營費用高昂,企業數據中心的冷卻系統投資也非常巨大。隨著數據速率從112 Gbps-PAM4提升到224 Gbps-PAM4,功耗顯著增加,光I/O 模組的功率需求在短短幾年內從12W增至40W,功率密度增加了近4倍,這要求尋找新的冷卻方法來應對挑戰。

    當前的主動冷卻方法

    • 強制風冷:空氣冷卻是一種低風險的主動冷卻方法,當每個機架的功率需求約為 10kW 時,強制通風系統通常可以處理熱負荷。
    • 直接到晶元的液體冷卻:用于數據中心的一種液體冷卻選項是直接到晶元的液體冷卻,當機架的功率需求達到25kW 至 50kW,就需要直接到晶片冷卻來提供散熱。
    • 增強主動冷卻的無源元件:一些被動元件有助于主動冷卻策略,幫助熱傳遞并提供一些額外的熱品質。常見無源元件是散熱器和熱管。

    浸入式冷卻

    浸入式冷卻是數據中心中最有效的液體冷卻選項,但其風險和成本也相對較高。

    光學 IO 模組的熱挑戰

    服務器和機架式網路基礎設施中的光學 I/O 模組需要有效的冷卻策略,以確保系統的電源效率和穩定性。

    數據中心架構的創新熱管理解決方案

    隨著熱負載的不斷增加,以及服務器和光學 I/O 模組的向后相容性要求,現有的液體冷卻解決方案可能需要擴展到模組,以支持更高的數據速率和計算要求。特別是對于 I/O,可以將新的解決方案整合到服務器和交換機中,從而在不影響可靠性的情況下提供更大的散熱。

    Molex 先進熱 IO 解決方案

    與傳統散熱器相比,Molex 的下拉式散熱器(DDHS)提供了 +9°C 的卓越熱性能改進。這項創新可以提供超過 30W 的風冷解決方案,減少了對更昂貴的液冷替代方案的需求,同時保持了系統的耐用性和性能。

    先進的液體冷卻解決方案

    Molex 開發了一種稱為集成浮動基座的液體冷卻解決方案。每個與模塊接觸的基座都是彈簧調教的,并且可以獨立移動,可以將單個冷板實現到不同的 1xN 和 2xN 單排和堆疊籠配置。獨立移動的基座可以補償每個埠的不同公差疊加,同時仍提供所需的下壓力以實現良好的熱接觸。

    下一代冷卻策略的標準化和測試

    影響光模組冷卻設計的一般都是使用外殼溫度作為模組溫度的規格或限制。但外殼溫度規格無法準確反映模塊中關鍵元件的內部溫度。內部元件的溫度限制才會是真正的模組溫度的限制規格。

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