把芯片泡進液體里,「蘭洋科技」推出浸入式液態散熱整體解決方案

散熱是所有電子器件都必須考慮的問題,如果不進行任何散熱處理,滿負載運行的芯片溫度會迅速過溫保護,數據中心的芯片在工作狀態下表面溫度也能達到70-80℃,過高的溫度不僅會影響元器件壽命,還會導致設備出現卡頓、死機等硬件問題,同時還會帶來更高難度的使用維護工作。

最近36氪接觸到了一家提供浸入式液態散熱整體解決方案的初創公司「蘭洋科技」,該公司成立於2019年,通過自主研發的熱流建模、浸入導熱液體、鍍膜技術核心技術,開發出可以對標風冷成本的浸入式液態散熱方案。公司目標客戶主要為PC、IDC、5G基站、手機及投影儀等廠商,目前的產品包括導熱液、散熱模塊物理結構等在內的浸入式液態散熱整體解決方案。公司已於2020年與雷神台式機合作推出了浸入式液態散熱小型台式主機

與雷神台式機合作推出了浸入式液態散熱小型台式主機

有關研究統計,全國數據中心2018年的總用電量為1608.89億千瓦時,相當於三峽大壩的全年發電量。其中,製冷系統的運轉,佔據總能耗的40%。為了降低電子元器件溫度,目前市面上主流方案利用物理環境被動散熱(如降低空間溫度)、利用風冷或是水冷主動散熱。比如Facebook把數據中心靠近北極圈的瑞典森林中;PC電腦普遍採取風機散熱的方式;而阿里和浪潮服務器都使用了液冷散熱的方案。 

與傳統散熱方式相比,浸沒式液冷技術的散熱效率更高,但成本也相對更高一些,「這也是為什麼浸沒式液冷技術還沒能快速普及的原因,散熱能力與付出成本的平衡點還在摸索當中。」蘭洋科技聯合創始人莫景傑告訴36氪,「目前,蘭洋的浸沒式液冷技術比傳統風冷散熱效率可提高至少6倍,但價格上卻可以做到應用於消費端的水平。」

拆解浸沒式液冷技術,其核心包括導熱液體的性能、適配不同場景的針對性浸沒式液冷方案設計。

具體來說,蘭洋科技採用的浸入導熱液體,具有低腐蝕性、低粘滯度、高化學穩定性、高絕緣性、高液體流動力、高熱傳導性能、無毒無味等特性、18-25年無需更換。「目前市面上浸入式液體散熱材料多使用氟化液,該類液體具有一定毒性,而且工作時需沸騰,因此噪音大。除此之外,它的成本很高,散熱效果不穩定、體積也相對較大,不能用於民用。」莫景傑說。

在具體方案設計上,蘭洋科技CTO林子傑告訴36氪,在接到需求之後,我們會根據不同的散熱訴求建立不同的熱流模型,計算出熱傳導率,再根據熱傳導要求來製備浸入導熱液、設計相應的熱流道和散熱模組。

「最直觀的判斷,比如手機和PC的散熱量大小和速度都小於大型變壓器、IDC、5G基站,因而對於不同場景給出的方案是不一樣的,但同類場景的需求基本一致。」林子傑說。

據悉,蘭洋科技的熱流建模是基於顆粒材料熱傳導的離散元結構模型,從接觸面的固體和液體的材料特性入手,採用顆粒處理與流體接觸的固體表面結構,使導熱液體與最外層固體材料之間的熱傳導性得到提高。基於材料本身性質對該模型進行模型分析得到的熱傳導性能相較傳統方式連接固液材料所得數值提高了33%-48%,實際提高熱傳導率約為35%。

以蘭洋科技與雷神台式機合作推出的台式主機為例,除了加入浸入導熱液之外,蘭洋科技還在機箱流體腔室內部增加若干小渦輪,進一步提高了導熱性,同時還在外部加入了一個散熱模組,可使液體經由導管迴流至腔體內部形成一個散熱閉環,與芯片達到最大的熱交換效率。效果上,在室溫28°C,頂級硬件雙重烤機的極限環境下,該主機的CPU與GPU工作溫度與室溫的溫差可以控制在50°C以內,達到芯片的最佳溫度。

除了消費電子領域(如PC、手機、投影儀等)的方案,蘭洋科技也正在研發數據中心、5G基站以及激光雷達、電網基站等大型散熱場景的解決方案,並計劃先從互聯網公司的數據中心着手推進,目前已經獲得了數家合作夥伴的支持。

散熱產業下游應用領域眾多,根據前瞻產業研究院預估,市場空間在千億級別2018年-2023年散熱產業年複合增長率達8%,市場規模從2018年的1497億元增長到2023 年的2199億元。在散熱材料領域,也已有中石科技、碳元科技、雙鴻、超眾、健策等上市公司。

如今隨着5G時代的到來,由於5G手機功耗較4G手機增加2倍以上,散熱需求在消費電子領域大幅增長。2016年到2020年,智能手機散熱器組件市場年複合增長率達到了26.1%,2020年市場規模將達到36億美元。

與風冷等散熱方法不同,浸入式液態散熱無需投入外界製冷設備,可以大幅節省空間、能源,同時也避免了元器件因為灰塵等外部因素帶來的風險,目前包括阿里、谷歌、微軟等科技大廠都在研究液體散熱的方案。

團隊方面,蘭洋科技的創始團隊由多位日本海外歸國工學博士組成。據悉,蘭洋科技在公司成立僅三個月內便獲得了知名投資機構洪泰基金、大米創投、寧波天使引導基金千萬級天使風險投資。


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