今年年初，科幻电影《漂泊地球2》一经上映，热度居高不下。影片中一系列前沿科技引发观众热议，在剧情中扮演要害人物的智能量子核算机更是将剧情面向高潮。

无论是什么样的电子产品，发热始终是困扰用户的一大难题。电影中，运用者将核算机泡在液体中冷却。这种"泡澡"的冷却方法，一时引发广阔网友的热议。

核算机为什么要"泡澡"？给核算机"泡澡"是否可行？今日就由咱们来为您揭秘——

电脑"过热"要"停工"

众所周知，芯片是核算机的"大脑"，担负着核算和处理使命的责任。和人脑相同，芯片的作业功率也受其本身状况的影响。

跟着芯片功能的不断增强，其功耗也不断攀升，一些商用服务器处理器的功耗乃至可达惊人的700瓦，这简直和一台1匹的空调功耗适当。试想一下，一块小小的芯片以极高的功耗作业，短时刻内，芯片"体温"便会急剧升高。

这儿所说的芯片"体温"实际上便是芯片外表的壳温。一般来讲，芯片外表的壳温要控制在85℃以内，才能够保证芯片正常作业。假使作业产生的废热无法散出，芯片的"体温"就会在短时刻内"跳过安全线"，呈现一系列反常症状。

这种症状和人类发烧时有些类似。"头脑发热"会导致芯片"萎靡不振"，作业功率下降。假使不及时散热，芯片温度将进一步升高，用不了多久就会"发高烧"。这时芯片功耗增大，内部元器件还会受热胀大，导致不同元器件相互揉捏，然后使芯片呈现裂纹，乃至或许激起高能载流子击穿晶体管，严峻下降芯片运用寿命或许导致芯片作废。

此外，芯片过热还会使周边阻容元件反常，导致芯片的供电电压和供电电流一起增大。假使此刻不及时散热还要继续长期大负荷作业，将会产生很多热量，芯片或许会因高热而起火，对产业和作业人员安全形成严峻威胁。

因而，在具有很多核算机一起作业的数据中心，往往都有一套乃至多套高效且完善的芯片散热计划，保证芯片能够在"健康温度"下长期高效作业。

电脑"退烧"刻不容缓

起先，因为核算机功耗小，核算机内部芯片产生的热量只是需求天然对流即可散出。因而，核算机工程师们并不需求注重冷却技能。

跟着芯片技能不断前进，集成度不断进步，芯片功耗急剧增大，只是依托天然冷却现已无法处理散热问题。所以，工程师们开端引进逼迫对流风冷散热技能，即运用高导热的金属翅片将热量导出，再经过电扇高速旋转将热量散出——这也是为什么咱们常常能听到特产网电脑宣告"嗡嗡"的声响。

风冷技能凭仗结构简略、可靠性高级优势，在适当长期内占有了商场干流。但是，当芯片功耗变高、乃至到达300瓦时，选用风冷技能会使得散热器和风机的体积变得更大，风机高速旋转带来的噪音也会令人难以忍受。

为此，工程师们又提出了第二条路：液冷技能。

液冷技能凭仗液体高比热容的特性，经过直接或直接触摸热源，可比风冷技能带走更多的热量。现在，美国的超级核算机Frontier、我国的超级核算机威风太湖之光、日本的超级核算机富岳等，均选用了以水作为冷却介质的冷板式液冷技能。在体系功能、芯片功率、拼装密度、运转噪音等许多方面，液冷技能的运用给数据中心和超级核算带来了极大的进步。

当然，冷板式液冷技能也有其缺陷：一方面，以水为冷却介质，一旦产生走漏，将会危害电子元器件；另一方面，假如想要完成核算机内部一切元器件的散热，冷板结构将会变得极端杂乱，规划难度极大。

在商场需求的不断驱动下，一种浸没式液冷技能开端鼓起。该技能经过将整个主板直接浸泡在冷却功能好、且具有绝缘特色的冷却液中，以完成对一切元器件的散热。2022年12月，精细浸没式液冷范畴的全球领导者Iceotope宣告了与Meta协作的一项新研讨。研讨证明了机架级液体冷却技能的功率、实用性和有用性，能够满意超大规模数据中心广泛布置和高频运用的高密度存储磁盘的冷却要求。该研讨也成功证明精细浸没式冷却比传统的冷板式液冷愈加有用。

据了解，液冷技能正在成为全球数据中心开展的新技能方向。IBM、谷歌、英特尔等世界巨子公司已纷繁在该范畴打开布局。IBM发布相关液冷超算机，能够下降40%以上的能源消耗，削减85%的碳排放；谷歌在其数据中心选用液冷技能，并继续推进数据中心降温方法向液冷改变；全球最大的浸没式液冷数据中心阿里巴巴浙江云核算仁和数据中心，现已在2020年投入运用浸没式液冷技能，可为数据中心节能70%以上。

现在，冷却技能已成为各国科技竞赛的热门范畴：有工程师研宣告射流冲击液冷技能，能够在1平方厘米的芯片上完成约1100瓦的散热；2019年《天然》杂志发布了一种集成在芯片内部微流道冷却技能，能够在1平方厘米芯片上完成约1700瓦的散热，或将成为未来完成超大功率芯片冷却的有用技能手段；还有工程师提出欢腾浸没液冷技能，在整个散热过程中简直没有额定的电能输入，有望完成"零能耗"冷却……

中国工程院院士孙凝晖曾说过一句话："当一个国家的核算力指数到达40分以上时，指数每进步1点，关于GDP增加的拉动将进步到1.5倍。"液冷技能的前进，推进了服务器设备算力的安稳输出及核算功能的高效进步，进而对许多范畴都产生了积极影响。

军事范畴，液冷技能也发挥着越来越大的效果。

战场上，液冷技能运用于指挥所核算机体系，能够使体系集成度大幅进步。尤其是在野外或许坑道中，液冷技能使得指挥所核算机具有更强的功能、更长的续航时刻以及更好的隐蔽性，然后更好地保证指挥决议计划。

在装备方面，激光兵器运用液冷技能，能够进步激光输出功率密度以及光束的质量，在增大激光兵器杀伤功能的一起具有更小的体积，然后有利于进步兵器体系的快速布置才能；有源相控阵雷达选用液冷技能，能够大幅进步雷达功率，使得雷达勘探间隔更远，勘探精度和可靠性更高。

强壮的火力体系也离不开液冷技能。为了保证火力体系长期安稳输出，许多兵器装备直接装备液冷体系。比方，闻名的马克沁重机枪便是选用液冷技能，以保证子弹高速安稳输出。

此外，液冷技能现已走进了人们的日常日子。有科技公司将液冷技能运用于定制的个人电脑中，大大进步了电脑的功能，运用户具有了更好的体会感。国内某电动车公司将液冷技能运用于电动车电机上，共同的液冷降温法不只处理了职业"老大难"的退磁续航才能，还一站式地处理了电机生锈、易退磁等问题，这关于电动车职业来说是颠覆性的立异。在超导范畴，能够将超导线缆浸泡在液氦等极低温液体中，以完成零损耗输电，相关技能有望运用在高压输电上。

总而言之，液冷技能是当下芯片功能进步后，核算机体系不可或缺的重要技能之一。在各国政府越来越注重数据中心能耗目标的大环境下，更多的风冷数据中心未来将会被筛选，液冷技能正逐渐替代前者成为国内外的干流技能。未来，大到超级核算机体系，小至个人核算机，均有或许完成全液冷散热。在人类与信息设备联络益发亲近的未来，液冷技能将为咱们的日子供给越来越优质的服务。

逯心一 邓 增 高莉华

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