2022 kündigte Nvidia seinen neuen Plan zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Rechenzentren, zur Verarbeitung riesiger Datenmengen und zum Training von KI-Modellen an: flüssigkeitsgekühlte Grafikkarten. Das Unternehmen präsentierte auf der Computex die neue flüssigkeitsgekühlte Version seiner A100-Grafikkarte und gab an, dass diese 30 % weniger Strom verbraucht als die luftgekühlte Variante. Anfang dieses Jahres (2023) erhielt Nvidia vom US-Energieministerium 5 Millionen US-Dollar für die Erforschung innovativer Kühlverfahren.

Mit der steigenden thermischen Verlustleistung (TDP) von Chips stößt die herkömmliche Luftkühlung an ihre Grenzen. Obwohl die Direktkühlung auf dem Chip (D2C, auch bekannt als Direktflüssigkeitskühlung (DLC)) weit verbreitet ist, kann sie nur eine begrenzte Anzahl wichtiger Komponenten wie Chipsätze und GPUs kühlen, nicht aber die gesamte Platine. Die Immersionskühlung hingegen bietet eine hohe und gleichmäßige Kühlleistung, jedoch ist das Eintauchen von Servern in Tanks aufwendig und erfordert eine umfassende Umrüstung bestehender Rack-basierter Rechenzentren.

Unabhängig davon, ob es sich um Direkt-zu-Direkt-Kühlung (D2C) oder Immersionskühlung handelt, spielt das Kühlmittel eine entscheidende Rolle. Je nachdem, ob ein Phasenübergang stattfindet, unterscheidet man zwischen einphasiger und zweiphasiger Flüssigkeitskühlung. Zweiphasige Kühlmittel bieten zwar eine höhere Kühlleistung, sind aber anfällig für regulatorische Risiken wie beispielsweise PFAS. Einphasige Kühlmittel hingegen nutzen Konvektion zur Wärmeabfuhr und minimieren so regulatorische Risiken.

Flüssige Kühlmittel für Rechenzentren lassen sich in ölbasierte und technische Kühlmittel unterteilen. Zu den wichtigsten Herstellern gehören Shell, Castrol, ExxonMobil, Fuchs, M&I Materials, Engineered Fluids, 3M, Chemours und Solvay.

Die Preise für Kühlmittel können stark variieren und liegen zwischen etwa 10 und über 100 US-Dollar pro Kilogramm. Bei der Auswahl des richtigen Kühlmittels sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Einer davon ist der Wartungsaufwand. Kühlmittel auf Öl- oder Kohlenwasserstoffbasis enthalten oft Verunreinigungen, die Serverplatinen und -leitungen korrodieren lassen können. Speziell entwickelte Kühlmittel hingegen sind in der Regel frei von diesem Problem und bieten daher eine einfachere Wartung. Die Anschaffungskosten für einen Tauchkühlbehälter liegen bei etwa 4.000 US-Dollar, das Kühlmittel selbst kostet pro Tank etwa 7.000 US-Dollar

Größe des Tauchbehälters: V_{_Behälter} = 1,5 m x 0,655 m x 1,2 m = 1,18 m³ = 1180 Liter
Kühlmittelvolumen = V_{_Behälter} x 50 % = 1180 Liter x 50 % = 590 Liter
Kühlmittelkosten = 590 Liter x 12 US$/Liter ~= 7000 US$.