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如何提高散热效率?兰洋科技:把它浸入导热液!

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钛媒体 2020-09-30 14:47 抢发第一评

当设备的性能强大到了一定的程度的时候,散热往往是阻止性能进一步提升的原因。以常见的主机电脑为例,常见的散热方式有风冷散热和水冷散热。无论是哪一种散热方式,基本都只能重点照顾某一区域的散热,而机箱整体的温度却没办法散出去。

如何构建一套散热效率更高的方案呢?部分企业将目光瞄准了浸入式液体散热的方式——把需要进行散热的设备,整个都浸泡在易蒸发的导热液中,通过沸腾的方式带走热量。
蒸腾式液冷散热方案

沸腾式液冷散热方案

这种方式简单高效,并且目前这一方案已经被阿里云应用在自家的服务器散热上面了。不过,这种解决方案存在的问题也很明显:由于需要依赖液体沸腾散热,注定了它无法做到绝对性密封,并且沸腾产生的噪音和如何小型化也是需要解决的问题。
兰洋科技-浸入式散热方案

兰洋科技-浸入式散热方案

雷神新品发布会上,展区里摆放了一台浸没式液冷主机,这让钛媒体看到了液冷解决方案的希望。这台游戏主机的内胆是全封闭式的,并且所有的元器件都浸泡在导热液里。据悉,为雷神电脑提供液冷技术支持的是一家位于宁波的初创公司——兰洋(宁波)科技有限公司。

浸入式散热提升PC性能背后的秘密:更高的热传导效率

兰洋科技采用的导热液并非是3M NOVEC 电子氟化液,并且它的散热方式也不依托于导热液沸腾蒸发带走热量,而是采用高热传导性能的新型导热液体。
图示1/2为传统散热方式,图示3为浸入式液态散热方式

图示1/2为传统散热方式,图示3为浸入式液态散热方式

“我们采用的导热液体具备低腐蚀性,低粘滞度,高化学稳定性,高绝缘性,高液体流动力,高热传导性能,无毒无味等特性”负责技术方面的创始人林子杰博士介绍道,“浸没在导热液里的电子元器件能与导热液充分进行热交换,再依托于外部的散热装置将导热液中存储的热量传递出去。”

由于不需要沸腾带走热量,所以兰洋科技的技术能做到将导热液绝对封装在机箱内,这样既能保证元器件运行的性能,又能提高散热效率,同时还能大大缩小设备体积。

除了核心的导热液之外,兰洋科技的另一个核心层面的技术就在于外部用于散热的热交换系统。中学物理学告诉我们,通过加快液体的流动速度能够带走热量,并且流体的流速不同,遇到不同障碍物会形成复杂的湍流区域,而这个区域是可控的。

林博士此前在日本国立熊本大学主攻的方向便是热流和热力学方向。他在散热装置中设计了一个比较复杂的湍流区域,从而能够控制导热液迅速流动到外部指定区域,带走整个设备内部的热量。

同时,内胆采用颗粒处理与流体接触的固体表面结构,使导热液体与最外层固体材料之间的热传导性得到提高。相比于传统方式连接固液材料的热传导性,该结构能够将性能提高33%-48%。

这几项技术的叠加就实现了电子元器件散热全覆盖,以及导热液热交换效率的提升,从而能快速降低整体设备温度。

在产品发布会上,雷神展示的与兰洋科技合作打造的浸没式液冷设备可以让CPU与GPU工作温度与室温的温差控制在50°C以内,达到近最佳工作温度。
散热数据对比图

散热数据对比图

同时兰洋科技还展示了一组数据:在室温平均约18°C的条件下,对硬件相同配置的三台PC应用不同的散热方式,使用专业的CPU拷机软件“Furmark”进行了三小时十五分钟的极限拷机实验。

采用风冷方式散热的设备,在极限拷机下17分钟GPU达到82°C,达到温度墙,芯片开启过温降频保护机制,停止测试。水冷式散热在125分钟时,温度达到近乎稳定状 态,温度稳定在70°C,浸入式散热方式在2分钟后就稳定在43°C。

除了PC散热,浸入式散热还有更多的应用场景

浸入式散热技术在辅助PC散热上面的表现十分优异,兰洋科技将会就这一套技术推出定制性的服务,为高端玩家打造极致性能的设备。不过,兰洋科技的这项浸入式液态散热整体解决方案在小型设备上的应用显然有更多的应用场景,比如说投影仪散热,甚至是手机散热。

这项技术应用在投影仪产品上面,可以说是打破常规。众所周知,投影仪的流明往往跟设备的体积成正相关,但是兰洋科技的这项液冷技术可以在缩小设备体积的同时提高流明,并且做到百分之百的静音。

“把整个手机的后盖充满我们的导热液,将电子元器件,甚至是电池都浸入在它里面,就能起到提升散热效果的作用”林博士表示,“虽然手机内部没有散热风扇,但只要手机保持移动,那就能给导热液一个流动的速度,从而实现快速散热的效果。并且我们的导热液完全绝缘且无腐蚀性,即使浸没元器件25年,成分依然不会发生任何变化,也不会对电子元器件产生任何影响。”

除了民用产品之外,兰洋科技还将视线放到了市场前景更为广阔的IDC(Internet Data Center,互联网数据中心)上面。

有数据表明:2018年全国数据中心总用电量为1609亿千瓦时,相当于三峡大坝的全年发电量,而这其中制冷系统的功耗就占了40%。今后随着5G技术和物联网的大规模普及,数据中心所需要承载的负荷将会更大。

过去的解决方案都是将数据中心迁移到温度较低的地区,比如说微软就选择将数据中心安置在海水里,Facebook则是选择了气温更低的北极地区。这也表明了现在市场内的各大数据中心亟需一套更高效率的散热解决方案。

“我们的散热技术占地面积小,使用成本也相对较低,”林博士表示,“最为关键的是,我们也可以把散出来的热量进行热能回收,把它转化为机械能或者电能,再为数据中心或者基站进行供电。”

“运用我们技术的数据中心运维成本也会相应地降下来。浸入式散热方案首先就不需要空调维持温度,”兰洋科技的另一位联合创始人莫景杰补充道,“也不需要保持湿度和除尘,因为所有的电子元器件都是浸入在导热液里面的。我们的导热液基底材质与女性用的化妆品没有太大差别,对于人体是无害的。”

目前兰洋科技已经开始与不同的企业,以及电信运营商进行接触,开始就数据中心和信号基站散热方面的设计展开合作。未来可能会把整个面向企业级的业务,与面向消费者的业务,比如PC散热,投影仪散热等等,剥离开来。

因为这一项散热解决方案,兰洋科技在三个月内拿到了洪泰基金、大米创投、宁波天使引导基金千万级天使风险投资,并在2019年被《麻省理工科技评论》作为科技创新代表推选为“最具创新活力公司”。

就市场发展前景而言,无论是消费级产品,还是企业级产品都对于更高效的散热解决方案有着强烈的需求。毫无疑问,兰洋科技的散热解决方案是目前世界上较为前沿的技术——更为关键的是,这项技术不仅能实现更高效的散热,还能将交换出来的热能进行进一步地利用,达到节能减排的目的。未来我们也许能看到更多的产品搭载上这项解决方案,并给我们带来更好的产品使用体验。(本文首发钛媒体APP丨作者/唐植潇)

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