冯帅 王国岩 何嘉俊 张可牧 安青松

(1 天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室 天津 300350；2 歌尔声学 潍坊 261031)

随着互联网的高速发展，大数据处理需要具有更高稳定性与可靠性的大容量、高性能交换机。如图1所示，交换机的失效约有47%是由于散热能力不足导致温度升高造成的[1]。有研究表明，主流性能的交换机温度范围在50～60 ℃，其CPU 温度每升高1℃，可靠性就下降约25%[2]。

图1 交换机失效原因统计Fig.1 Statistical of failure reasons of communication equipment

影响交换机散热的原因主要有:1)交换机内部元件热流密度不断升高。目前交换机使用的交换芯片最高功率为363 W，热流密度可达100 W/cm2[3－4]，四代Tomahawk 交换机芯片即将量产投入使用，最高功率将提至515 W，热流密度接近130 W/cm2[5]。以当前交换机传统冷却方式的散热效率来看，存在着较大的散热风险。2)交换机中部分元件支持的最高温度较低。例如交换机中的光模块，根据测试标准要求光模块允许达到的最高温度为70 ℃[6]，风冷很难满足光模块散热要求。3)交换机内气流阻抗曲线不断升高，交换机内部元件尺寸增大、数量增多，导致交换机内部流体的局部损失和沿程损失增加[7]。唐金沙等[8]研究表明，依靠提高风速增加散热能力的方式，其综合性能很难得到提高，难以满足高性能芯片的散热需求。

浸没式液冷技术相对于风冷技术有着较好的散热表现，从最初应用于航天领域再扩展到军事领域，当前很多民用领域具有高热流密度散热需求的设备也尝试使用。对浸没式液冷技术的探究始于20世纪60年代，IBM 公司开始了氟化液与计算机在直接接触下的散热研究[9]。……