深圳绿色云图科技有限公司 李 棒 陈 前 林 智

1 液体冷却技术介绍

随着互联网业务广泛兴起，全球数据中心建设浪潮风起云涌，服务器作为数据中心最为核心的设备，其功率密度也在不断攀升，传统的风冷散热方案将难以满足散热需求，致使服务器液体冷却技术成为近年来的研究热点。液体冷却技术（以下简称“液冷”）按热源与液体是否接触，可分为直接式和间接式两类。在常见的直接式液冷系统中，服务器被完全浸没在液体中，故又被称为浸没式液冷，其中作为传热介质的液体又被称作“冷却液”。按照热交换过程中冷却液是否存在相态变化，浸没式液冷可分为单相液冷和相变液冷两类。本文通过对服务器芯片散热过程进行理论分析，并利用6SigmaET仿真软件对部分影响散热性能的因素进行仿真分析，为今后单相浸没式液冷系统设计及散热性能研究提供指导。

2 芯片散热理论分析

服务器芯片单相液冷散热时，90%的热量通过各种结合层以热传导的方式至散热器，然后利用散热器与冷却液进行对流换热。

结合传热学原理，可将CPU散热过程表示如下：

（1）芯片内核到表壳导热：

式(1)中：Φ1约占CPU发热量的90%，λ1为CPU导热系数，A1为CPU导热面积，d1为CPU导热厚度，Tj为CPU核心温度，Tc为CPU封装表面温度。

（2）TIM导热：

式(2)中：Φ2≈ Φ1，λ2为TIM导热系数，A2为TIM导热面积，d2为TIM导热厚度，Tb为散热器基板表面温度。

（3）芯片散热器导热：

式(3)中：Φ3≈ Φ1，λ3为散热器导热系数，A3为散热器平均导热面积，d3为散热器平均导热厚度，Tf为散热器翅片表面温度。……