隨著單芯片功耗突破千瓦級，熱流密度攀升至1000W/cm2，傳統(tǒng)風(fēng)冷已無力應(yīng)對。唯有構(gòu)建“芯片微流道引熱 + 智能流量調(diào)控送熱 + MEMS風(fēng)冷排熱”的閉環(huán)系統(tǒng)，才能實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、綠色的散熱閉環(huán)，釋放極致算力。

英偉達在GTC 2024展示的NVIDIA DGX GB200 NVL72帶有液冷模塊和不帶液冷模塊的計算節(jié)點內(nèi)部視圖

熱管理新挑戰(zhàn)：從芯片到系統(tǒng)

當(dāng)前，芯片級液冷技術(shù)——如英偉達最新推出的微流道嵌入式GPU——將散熱前線推進至微米尺度，直面極端熱流的沖擊。微流道結(jié)構(gòu)雖可迅速將熱量從芯片核心導(dǎo)出，卻仍面臨一個根本性難題：若冷卻液未能實現(xiàn)高效相變或持續(xù)循環(huán)，熱量依然堆積于系統(tǒng)內(nèi)部，無法真正排出。

因此，僅依靠微流道“引熱”并不足夠。若缺乏合理的冷媒選擇與流量控制，液冷系統(tǒng)仍可能陷入“熱飽和”，導(dǎo)致性能降頻甚至硬件故障。真正的系統(tǒng)級散熱，必須同時解決“引熱、送熱、排熱”三個環(huán)節(jié)的協(xié)同問題。

“送熱”中樞：智能流控與均衡監(jiān)測

在液冷系統(tǒng)中，冷卻液的高速流動與流量均衡直接決定散熱效率。我們提出第一類解決方案：通過高精度流量傳感器實時監(jiān)測管路內(nèi)的流體狀態(tài)，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)與異常預(yù)警。該技術(shù)可確保冷卻液均勻流經(jīng)每一條微流道，避免局部過熱，同時提升系統(tǒng)能效與可靠性——實際應(yīng)用中，此類智能流控方案可降低泵系統(tǒng)能耗超過40%。

更重要的是，流量感知能力為系統(tǒng)提供了“智能觸覺”，使其能夠應(yīng)對負載突變、氣泡積聚、微泄漏等多重挑戰(zhàn)，從而將液冷系統(tǒng)從“被動散熱”提升為“主動熱管理”。

“排熱”終局：相變冷卻與MEMS風(fēng)冷協(xié)同

若冷卻液在流道內(nèi)未能實現(xiàn)相變，則需依靠遠端散熱裝置完成最終的熱量排出。我們提出第二類解決方案：采用相變冷卻與MEMS風(fēng)冷技術(shù)相結(jié)合的方式，在系統(tǒng)遠端實現(xiàn)高效排熱。

MEMS風(fēng)扇憑借其毫米級厚度與高功率密度散熱能力，可集成于冷板、散熱鰭片或機箱壁面，對熱點實施精準吹拂。在空間受限的邊緣設(shè)備（如自動駕駛域控制器、機器人關(guān)節(jié)模組）中，MEMS風(fēng)冷更是唯一可行的主動散熱手段。

相變冷卻則進一步提升了排熱效率，使熱量在遠端集中釋放，再通過MEMS風(fēng)扇迅速排向大氣，形成真正的“熱出口”。

閉環(huán)協(xié)同：系統(tǒng)級散熱的新藍圖

真正的散熱閉環(huán)，需將三類技術(shù)無縫整合：

“引熱”靠芯片微流道，迅速導(dǎo)出熱量；

“送熱”靠智能流控，保障流量均衡與系統(tǒng)穩(wěn)定；

“排熱”靠相變冷卻與MEMS風(fēng)冷，最終將熱量排入環(huán)境。

這三者缺一不可。唯有閉環(huán)協(xié)同，才能在不同場景——無論是云端數(shù)據(jù)中心、邊緣服務(wù)器，還是移動機器人——中實現(xiàn)最優(yōu)散熱效能，為Zettascale時代的算力釋放奠定 thermal 基礎(chǔ)。

在這場對抗熱極限的系統(tǒng)中，我們正與芯片巨頭并肩，共同構(gòu)建下一代散熱架構(gòu)——智能、綠色、無處不在的“散熱心臟”。