ARPA-E计划的目标是将未来2千瓦处理器的冷却效率提高两倍以上

近期，美国能源部（DOE）宣布，选定含英特尔在内的15家机构，为未来数据中心打造高性能、高效节能的冷却解决方案。这一消息已于五月宣布，是COOLERCHIPS计划的一部分。COOLERCHIPS计划是由美国能源部能源高级研究计划局（ARPA-E）提供支持，旨在优化信息处理系统的冷却操作，提高能源利用率、可靠性和碳超高效率。其中，英特尔的项目将获得为期三年，共计171万美元的资助。该项目将推动英特尔在其高性能处理器中部署更多核心及晶体管的同时，管理未来设备所产生的热量，进而推动摩尔定律的延续。

英特尔超级计算平台事业部首席工程师兼热设计师Tejas Shah表示：“简单、可持续及易于升级的特性是浸没式冷却技术被用户采纳的原因。该项目将使得两相浸没式冷却技术的发展，能够处理未来十年处理器所需电力指数级增长所带来的问题。”

数据中心耗电量约占美国总耗电量的2%，其中，数据中心冷却的用电量则占据了40%。而该入选项目则旨在减少冷却数据中心所必需的能源，并降低与这一关键基础设施相关的运营碳足迹。

为满足行业对计算能力和性能日益增长的需求，未来的数据中心处理器预计需要超过2千瓦(kW)的电力，这对于现有冷却技术来说是一项挑战。如今最强大的芯片的用电量已直奔1千瓦。

冷却解决方案的开发不仅将进一步增强英特尔处理器及英特尔代工服务生产的处理器的性能，使得摩尔定律得以延续，同时，也将推动英特尔兑现其在能源效率和可持续发展方面的承诺。

英特尔将与学术界及行业领袖合作，开发创新的浸没式冷却解决方案。英特尔将负责并监督整项研究的开展，为评估工作提供热测试工具，定义下一代处理器的外形规格和限制条件，包括热点位置。

英特尔的项目打造了具备超低热阻的珊瑚形浸没式液冷散热器，将其集成到三维真空蒸发腔中，以支持更密集、性能更高的设备。英特尔的设计将通过优化三维真空蒸发腔以解决两相浸没式液冷面临的挑战，从而更有效地散发热量。

研究人员将使用3D打印技术制造这种新型散热器，并在多种环境下测试蒸发器的性能。

该团队将把新的真空蒸发腔均温板设计与创新的沸腾增强涂层结合起来，通过提高成核点密度来降低热阻。如今，这些涂层被应用在平坦的表面上，但研究表明，具有内部凹槽状特征的珊瑚形散热器设计具有二相式浸没式液冷的最高外部传热系数潜力。

该团队将基于计算方法来确定珊瑚状散热器的最佳设计。而如今的散热器则通常是由长而平行的螺纹条构成。

研究人员将把这些创新应用于两相浸没式冷却系统中，其中，服务器在一个特别设计的密封槽中运行，并使用一种非导电的液体介质。服务器产生的热量使液体沸腾并产生蒸汽，然后经历相变回到液体状态，同时带走热量，其原理与家用空调系统类似。

该团队的目标是将整个两相浸没式冷却系统的能力从0.025°C/瓦提高到0.01°C/瓦以下，或将效率提高2.5倍或更多。