热管理是（字面上）电动汽车设计中的一个热点话题正如我们在过去的一篇文章中所讨论的。然而，这种设计挑战在计算应用中也同样紧迫，尤其是5G和机器学习的进一步成熟。
这些高性能计算(HPC)应用程序——从小型边缘计算设备到数据中心——需要高速处理大量数据。这两个因素加在一起就等于散热。作为这一现实的证明，一些公司喜欢微软甚至将数据中心沉入海底以抵御高温。
微软的Natick项目在苏格兰奥克尼群岛(Orkney Islands)的海床上建立了一个数据中心，为期两年。图片由微软
糟糕的热管理可能导致较慢的计算能力、处理错误和硬件故障的风险。公司究竟在做什么来保持大小计算机系统的凉爽?
公司如何保持酷？
公司在计算机应用程序中使用许多方法来管理热量。一些主要的方法使用空气或冷却液体从处理单元的热点转移热量。
下面是一些常见的冷却方法。请注意，这些只是热管理系统设计师所使用的许多策略中的一小部分，它们也可以在需要的基础上相互结合使用。
计算机房空调和空气处理
计算机房空调和空气处理(CRAC和CRAH)使用机械制冷保持设备凉爽。然而，这些系统消耗大量的能量，并没有配备冷却高密度服务器机架。
CRAC和CRAH系统的渲染。图片由AMAX
线性冷却
行内冷却是指使用冷风或冷水对两排服务器机架之间的机组进行冷却的系统。
后门热交换器
对于高密度计算，企业通常会使用后门热交换器(RHDx)，这种设备使用类似散热器的门，门上装有冷冻水。这些管子附在机架的后面，将热量从机架转移到门上。
RHDx的描述。图片由AMAX
冷板
冷板是直接位于CPU顶部的液冷模块。当冷却剂流经管道到达冷板时，它们就会起作用。
液浸冷却
在液浸冷却系统中，所有设备都放置在介电流体浴中，吸收散失的热量。该系统中使用的液体既不易燃又不导电。
结合RHDx和液冷冷板
两家公司联手创建了一个用于数据中心的产品的自定义热管理系统是AMAX和COOLIT系统。根据新闻稿，两家公司合作，以满足客户对机架上2U 4节点高密度服务器的热管理需求。
最终的解决方案采用后门热交换器和液冷冷板。根据AMAX的说法，这两种方法结合使用，可以捕获80%的热量，同时还能使风扇转速比之前的工作量降低50%。
除了节省能源之外，这种冷却方法允许数据中心充分利用其空间。AMAX的技术副总裁Rene Meyer博士甚至声称该方法允许在保持高稳定性和性能的同时让公司在单个机架上储存60个节点。
一种两相浸入式液体冷却系统
另一家在计算领域创新热管理的公司是Liquidstack，这是一家专门从事热管理的初创公司液体冷却技术。
Liquidstack正在研发一种两相浸入式液体冷却系统所有的电子元件都完全浸入介yabosports官网电流体中，不需要散热片或风扇。芯片温度上升，直到液体开始沸腾。然后，传热发生在两个阶段:第一，热蒸汽上升。然后，蒸汽在一个专门的线圈上冷凝。
Liquidstack的浸入冷却方法。图片由Liquidstack
冷凝后的液体会流回罐中，保存下来以便再次使用。沸腾的行为导致自动对流和更高的散热能力。由于该技术是一个完全被动的过程，它不需要任何泵。
与空气冷却相比，Liquidstack解决方案是:
- 每个IT机架拒绝21倍的热量
- 减少41%的能源成本
- 为计算机基础设施减少60%的空白
据该公司介绍，这一切都是在不消耗任何水的情况下完成的。
两阶段浸没式冷却技术已经在过去的项目中已经退还了液晶架的一部分。2014年，当时称为盟友控制的液晶架，建立了所谓的“世界上最有效的数据中心”。与其先前的空气冷却解决方案相比，500千瓦中心位于热和潮湿的香港气候，以95％的能耗节省95％。
用于边缘计算设备的集成散热器
虽然热管理解决方案对于所有计算应用是必不可少的，但它们是在边缘计算中尤为重要。
边缘设备的冷却系统通常集成散热器。一种特殊的设计包括蒸汽管，这是一种具有高热导率的扁平热管，可以有效地传播热量。这些系统集成了一个散热器，有效地从芯片上带走热量——这在边缘计算中是必要的，因为在边缘计算中处理器可能会遇到热点。
NVIDIA也有类似的解决方案Jetson AGX Xavier设备。
NVIDIA的Jetson AGX Xavier，带有集成散热器。图片由英伟达
通常，这种设备有一个嵌入式热板，但对于要求更高的应用，它使用集成散热器与热管。传递板帮助热量从设备转移到热管，然后再转移到散热器，使其远离设备。
一种被动的散热方法
Advanced Thermal Solutions引用Arrow的SAM Car作为恶劣环境下物联网设备热管理的一个例子。该公司设计了一种铝制外壳，带有开口和口袋，连接到PCB的组件，有效地起到散热器的作用。这种双向解决方案提供了足够的热管理，同时也保护了所有内部部件。
内部(左)和顶部(右)山姆汽车的散热器加上底盘设计视图。图片(修改)由Arrow和Advanced Thermal Solutions Inc。
Advanced Thermal Solutions Inc.还建议对具有不同功耗的边缘计算处理器采用空气冷却方案。
针对不同的功耗要求，推荐风冷技术。图片由Advanced Thermal Solutions Inc。
热溶液以碱性散热器和底盘从电子元件移除热量的散热器和底盘。但是，如果热量要求更严格，建议将转向主动解决方案，这将在整个设备中吹空气以去除热量。或者，无源选项需要更复杂的和设计特定的散热器，以更精细地从特定的热点移除热量。
战胜炎热的新方法
随着计算应用程序变得越来越复杂，设计团队必须生产支持系统，以适应恶劣环境下的大量数据处理。热管理是推进这些系统的一个重要考虑。
像LiquidStack这样的初创公司和NVIDIA这样的计算巨头现在都在混合和匹配传统的冷却方法，以适应现代计算系统的海量数据处理和热考虑。
