冷却铜板可将数据中心能源消耗减少 90%

能源 冷却铜板可以将数据中心能源使用量减少 90% 作者：Etiido Uko 2026 年 5 月 20 日 Facebook Twitter LinkedIn Reddit Flipboard 电子邮件 冷却铜板可以将数据中心能源使用量减少 90% 铜板表面微小翅片结构的显微镜图像 Cell Reports Physical Science，Bazmi 等人。 View 1 Image 1 / 1 铜板表面微小鳍状结构的显微镜图像 Cell Reports Physical Science，Bazmi 等人。 2025年，数据中心消耗485太瓦时电力。其中 30%（超过瑞典全年耗电量）用于制冷。科学家们开发出一种 3D 打印铜板冷却技术，可以将这一数字削减 90% 以上！该技术将数学算法与 3D 打印相结合，制造出纯铜冷却板，其性能显着优于直接芯片冷却系统中使用的传统冷板。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员表示，在整个数据中心应用该技术可以将与冷却相关的电力消耗从大约 30% 减少到仅 1.1%。人工智能的蓬勃发展使数据中心的电力消耗达到了惊人的水平，以至于企业正在考虑在太空建设数据中心，以更直接地获取太阳能！让人工智能的电力需求更加引人注目的是，其中三分之一的电力与计算完全无关。这一切都用于冷却硬件。单个 NVIDIA GB200 芯片的运行功率为 1,200 瓦，每天消耗 28.8 瓦时的电量。这大致相当于一个美国家庭的平均每日消费量（根据年度消费总量计算）。一颗芯片。但这甚至不是我们的痛点。由于一种被称为焦耳热的现象（这是芯片在基本层面上运行的不可避免的结果），芯片消耗的功率几乎与它们以热量形式消耗的功率完全一样。因此GB200芯片也散发1,200瓦的热量。理论上，一个多小时的能量足以煮沸 50 杯以上的水。再说一遍，一颗芯片。现在想象一下数千到数十万个这样的芯片堆叠在机架中，就像它们在大型人工智能数据中心一样。如果不进行干预，xAI 的 Colossus 1 数据中心拥有 220,000 个 GPU，功耗为 300 MW，将产生足够的热量，使 785,000 平方英尺空间的温度在一小时内升至 1200 °C (2192 ºF)，比熔岩还要热。这就是为什么冷却是运行数据中心的一个至关重要的、不可协商的方面。冷却系统需要电力。 “冷却是计算机芯片设计的瓶颈，”机械工程师、该论文的第一作者 Behnood Bazmi 说。 “通过弥合计算设计和制造能力之间的差距，我们的方法为芯片和其他电子产品的更节能的液体冷却提供了一条途径。”传统上，数据中心依靠空气冷却来防止计算机芯片过热。在这些系统中，金属散热器直接安装在 CPU 和 GPU 上，让热量通过薄金属翅片散发，同时强大的风扇将空气吹过它们。这种方法消耗大量电力，因为设施必须为多个大型空气处理机组供电。此外，现代人工智能加速器产生的热量达到了传统空气冷却越来越难以有效处理的水平。因此，较新的系统正在转向基于液体的直接芯片冷却，其中金属“冷板”直接安装在处理器上，冷却剂流过板内的微观内部通道。来自芯片的热量传递到金属板，然后被循环液体带走，效率远高于空气。传统的冷板已经在商业上存在，但它们的内部翅片和流体通道通常是围绕制造简单性而不是最大的热性能来设计的，通常使用相对简单的矩形或圆柱形几何形状和材料，例如铝合金或不锈钢。研究人员的解决方案解决了现有技术的两个关键方面：材料和翅片设计。在一种称为拓扑优化的技术中，研究人员使用数学优化算法将微小的内部翅片结构从传统的矩形或圆柱形几何形状重新设计为更复杂、锯齿状和尖头的形状，从而最大限度地提高传热和热性能，同时最大限度地减少冷却剂通过板所需的泵送作用。由于他们获得的复杂几何形状很难用传统方法制造，因此该团队使用先进的增材制造技术，即电化学增材制造 (ECAM) 来逐层构建结构。他们选择了纯铜，这种材料因其极高的导热性而备受推崇，但众所周知，很难制造成高导热率。