Aufgrund des verstärkten Einsatzes von High-Density-Racks prognostiziert der neueste Forschungsbericht von IDTechEx eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 16 % bei der Kühlplattenkühlung bis 2023, zusammen mit einem starken Wachstum für andere Flüssigkeitskühlungsalternativen.

Es gibt drei Hauptansätze zur Integration von Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren:
– Planung von Rechenzentren ausschließlich für Flüssigkeitskühlung: Hierbei werden kleinere, effizientere Rechenzentren mit hoher Rechenleistung mittels Immersionskühlung errichtet. Aufgrund der hohen Kosten geht IDTechEx jedoch davon aus, dass Immersionskühlung zwar zunehmen wird, kurzfristig aber voraussichtlich nur in kleinerem Umfang, beispielsweise in Pilotprojekten großer Unternehmen, eingesetzt wird.
– Planung von Rechenzentren mit Infrastrukturen für Luft- und Flüssigkeitskühlung: Dies ermöglicht einen späteren Übergang zur Flüssigkeitskühlung bei anfänglicher Nutzung von Luftkühlung. Die Planung von Rechenzentren von Grund auf mit redundanten Komponenten (z. B. Flüssigkeitskühlungsverteiler, Rohrleitungen usw.) ist jedoch für Endnutzer mit begrenztem Budget möglicherweise nicht immer die bevorzugte Option.

Die Integration von Flüssigkeitskühlung in bestehende luftgekühlte Systeme ist der gängigste Ansatz und dürfte kurz- und mittelfristig die bevorzugte Lösung sein. Dabei wird ein Teil der Kühlleistung luftgekühlter Systeme auf Flüssigkeitskühlsysteme übertragen.

Es gibt mehrere Gründe, die seine Popularität erklären:
Kosteneffizienz: Die Nutzung der bestehenden Infrastruktur reduziert die Komplexität und die anfänglichen Kosten im Vergleich zu den beiden anderen Optionen.

Begrenzte Nachfrage nach vollständiger Flüssigkeitskühlung: Trotz der zunehmenden Dichte von Rechenzentren geht IDTechEx davon aus, dass der Übergang zur vollständigen Flüssigkeitskühlung schrittweise erfolgen wird, beginnend mit einer kleinen Anzahl von Rechenzentrumsracks und anschließender allmählicher Ausweitung auf alle Racks.

Leistungsbewertung: Im Vergleich zur Luftkühlung befindet sich die Direktkühlung des Chips noch in der Entwicklungsphase. Daher bevorzugen viele Serverhersteller und Endnutzer für Rechenzentren eine Leistungsbewertung im kleineren Maßstab vor dem breiten Einsatz.

Angetrieben durch die Nachfrage nach der Nachrüstung bestehender luftgekühlter Rechenzentren ist die Kühlplattenkühlung, auch bekannt als Direkt-Chip-Kühlung, die dominierende Flüssigkeitskühlungslösung in der Rechenzentrumsbranche. Traditionell werden Kühlplatten direkt auf Wärmequellen (z. B. Chipsätzen, CPUs usw.) montiert, wobei eine Schicht Wärmeleitmaterial (TIM) dazwischenliegt, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Innerhalb der Kühlplatte fließt die Flüssigkeit durch die Mikrostruktur und wird zu einem Wärmetauscher geleitet. Die Abbildung unten zeigt typische Kühlplattendesigns für Rechenzentrumsanwendungen. Wärmeleitmaterialien finden sich auf verschiedenen Rechenzentrumskomponenten wie Chipsätzen, Prozessoren und Netzteilen. IDTechEx geht davon aus, dass die zunehmende Verbreitung von Kühlplatten auch die Nachfrage nach TIM im Rechenzentrumsmarkt, insbesondere für Prozessoren und Chipsätze, steigern wird. 

Intels innovativer Ansatz im neuen Design besteht darin, Kühlplatten direkt in das Gehäuse zu integrieren. Dadurch entfällt die Verwendung von TIM2 (Thermal Interface Material 2), und der Wärmewiderstand bzw. die Impedanz werden reduziert. Diese Integration bietet Vorteile beim Wärmemanagement. Allerdings führt sie aufgrund der mikrofeinen Einbettung der Kühlplatte in das Gehäuse auch zu einer höheren Designkomplexität.

Die Kühlplattenkühlung für Rechenzentren bietet eine flexible und einfach zu implementierende Lösung für die Flüssigkeitskühlung. Der entscheidende Unterschied liegt in der internen Mikrostruktur der Kühlplatten. Im Gegensatz zur Immersionskühlung ermöglicht die Kühlplattenkühlung Rechenzentrumsbetreibern und Serverherstellern, die Flüssigkeitskühlung mit relativ geringen Anfangskosten teilweise in ihre Anlagen zu integrieren und im Laufe der Zeit schrittweise auf ein vollständig flüssigkeitsgekühltes Rechenzentrum umzustellen. IDTechEx rechnet mit einem langsamen Start der Kühlplattenkühlung, gefolgt von einem rasanten Wachstum, sobald mehr Endnutzer die Technologie einsetzen. Die jährlichen Umsätze mit Kühlplattenkühlung werden voraussichtlich in den nächsten 10 Jahren mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 16 % steigen. Das rasante Wachstum der Kühlplattenhardware treibt auch das Wachstum in Komponentenmärkten wie Pumpen und Kältemittelverteilereinheiten (CDUs) an.