{"id":37986,"date":"2026-09-09T01:08:16","date_gmt":"2026-09-09T01:08:16","guid":{"rendered":"https:\/\/trumonytechs.com\/?p=37986"},"modified":"2026-09-09T01:08:16","modified_gmt":"2026-09-09T01:08:16","slug":"dlc-cooling","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.trumonytechs.com\/de\/dlc-cooling\/","title":{"rendered":"DLC-K\u00fchlung: So funktioniert die direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung"},"content":{"rendered":"

DLC-K\u00fchlung ist eine direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung: Das K\u00fchlmittel flie\u00dft durch eine K\u00fchlplatte, die direkt auf den Prozessor geschraubt ist. So wird die W\u00e4rme direkt an der Quelle abgeleitet, anstatt die Raumluft zu erw\u00e4rmen. Bei der DLC-K\u00fchlung mit K\u00fchlplatte bleibt die Fl\u00fcssigkeit im Inneren der Platte und des Kreislaufs eingeschlossen. Sie kommt weder mit dem Silizium noch mit der Platine oder den Anschl\u00fcssen in Ber\u00fchrung. Hersteller von Serverk\u00fchlungen geben im Allgemeinen an, dass mit diesem Verfahren etwa 60\u2013801 TP4T der Serverw\u00e4rme direkt am Chip abgef\u00fchrt werden, w\u00e4hrend die restliche W\u00e4rme durch Luftk\u00fchlung abgef\u00fchrt wird. Dieses hohe Abfuhrverh\u00e4ltnis ist der Grund, warum die direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung heute ein g\u00e4ngiges Verfahren f\u00fcr dicht best\u00fcckte KI- und HPC-Racks (High-Performance Computing) ist, wo die K\u00fchlleistung durch Luftk\u00fchlung allein nicht ausreicht.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Der Suchbegriff verweist zwar auf Hardware in Rechenzentren, doch die zugrundeliegende Physik \u2013 der W\u00e4rmepfad zwischen Chip und K\u00fchlmittel \u2013 ist dieselbe, die auch die K\u00fchlplatte einer Batterie bestimmt. Wie eben ist die Kontaktfl\u00e4che? Wie gut f\u00fcllt das W\u00e4rmeleitmaterial (TIM) den Spalt? Wie tauschen die internen Kan\u00e4le W\u00e4rme\u00fcbertragung und Druckverlust aus, und passt die K\u00fchlmittelchemie zu den benetzten Materialien? Diese Fragen lassen sich direkt auf die K\u00fchlung von Elektrofahrzeugen und Energiespeichern \u00fcbertragen. Nicht \u00fcbertragbar ist hingegen die serverseitige Systemarchitektur \u2013 Dimensionierung der Kaltwasseranlage, W\u00e4rmeabfuhr der K\u00fchlaggregate an das Geb\u00e4ude, Wirtschaftlichkeit der Rackdichte und maximale GPU-TDP \u2013, da diese vom Einsatzort und dem Datenblatt abh\u00e4ngen, nicht vom Akku selbst. Dieser Artikel konzentriert sich auf die \u00fcbertragbaren Aspekte und zeigt auf, wo sich Erkenntnisse aus der Serverentwicklung nicht auf Akkus \u00fcbertragen lassen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Was ist DLC-K\u00fchlung?<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die K\u00fchlfl\u00fcssigkeit wird direkt zu den hei\u00dfesten Komponenten geleitet, nicht in die Umgebungsluft: Das ist die Grundidee der DLC-Technologie. Sie ist auch unter den Bezeichnungen Direct-to-Chip (D2C)-K\u00fchlung oder K\u00fchlplattenk\u00fchlung bekannt; alle drei Begriffe beschreiben denselben Mechanismus. Eine K\u00fchlplatte wird direkt am CPU- oder GPU-Geh\u00e4use montiert, und ein geschlossener Kreislauf f\u00fchrt die aufgenommene W\u00e4rme ab. Fl\u00fcssigkeiten transportieren W\u00e4rme deutlich effektiver als Luft, da sie dichter sind und mehr Energie pro Volumeneinheit speichern. Dadurch verl\u00e4sst dieselbe W\u00e4rmelast das Rack auf einem wesentlich k\u00fcrzeren Weg.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

F\u00fcr einen Ingenieur ist entscheidend, *wo* die W\u00e4rme abgef\u00fchrt wird. Luftk\u00fchlung leitet die W\u00e4rme vom K\u00fchlk\u00f6rper in den Raum ab, wo sie schlie\u00dflich ein Klimager\u00e4t (CRAC oder CRAH) erreicht. Direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung f\u00e4ngt den Gro\u00dfteil dieser W\u00e4rme direkt am Ger\u00e4t ab, bevor sie sich in der Raumluft verteilt. Diese Umstellung erm\u00f6glicht es, dass ein Rack auf derselben Fl\u00e4che deutlich mehr Rechenleistung bietet. Aus diesem Grund setzen Rechenzentren f\u00fcr beschleunigte KI zunehmend auf diese Technologie. K\u00fchlplattenl\u00f6sungen<\/a> um die Dichte \u00fcber das hinaus zu erh\u00f6hen, was ihre Luftsysteme bew\u00e4ltigen k\u00f6nnen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Wie die direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung funktioniert<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ein direkter Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlkreislauf transportiert W\u00e4rme durch vier miteinander verbundene Stufen: Chip, K\u00fchlplatte, K\u00fchlkreislauf und W\u00e4rmeabfuhr. Der Prozessor gibt W\u00e4rme \u00fcber eine d\u00fcnne W\u00e4rmeleitpaste (TIM) an die K\u00fchlplatte ab. Das durch interne Kan\u00e4le flie\u00dfende K\u00fchlmittel absorbiert diese W\u00e4rme. Das erw\u00e4rmte K\u00fchlmittel gelangt zu einer K\u00fchlmittelverteilungseinheit (CDU), die die W\u00e4rme entweder an das Leitungswasser oder die Umgebungsluft abgibt. Jede Stufe erh\u00f6ht den W\u00e4rmewiderstand, daher ist das Ziel der Konstruktion, den Widerstand jeder Schnittstelle in dieser Kette so gering wie m\u00f6glich zu halten.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"DLC-K\u00fchlw\u00e4rmepfad<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die CDU bildet die Schnittstelle zwischen Serverkreislauf und Geb\u00e4ude und ist in zwei g\u00e4ngigen Konfigurationen erh\u00e4ltlich. Eine Fl\u00fcssig-Fl\u00fcssig-CDU (L2L) gibt die W\u00e4rme an den Wasserkreislauf des Geb\u00e4udes ab und eignet sich f\u00fcr gro\u00dfe Installationen mit bereits vorhandenem Kalt- oder Warmwasser. Eine Fl\u00fcssig-Luft-CDU (L2A) gibt die W\u00e4rme mittels W\u00e4rmetauscher und Ventilatoren an die Raumluft ab und l\u00e4sst sich leichter in Hallen ohne Wasserleitungen nachr\u00fcsten. Die Wahl h\u00e4ngt von der Verf\u00fcgbarkeit von Wasser im Geb\u00e4ude und der angestrebten Rackdichte ab. Daher sollte der CDU-Typ festgelegt werden, bevor die Anordnung von K\u00fchlplatte und Verteiler endg\u00fcltig ist. Diese Schnittstelle zwischen CDU und Geb\u00e4ude ist genau der Teil, der nicht an einen Akku weitergegeben wird, da hier die W\u00e4rmeabfuhr vom Fahrzeug oder Geh\u00e4use und nicht vom Serverraum bestimmt wird.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Luftk\u00fchlung ist nach wie vor unerl\u00e4sslich. Speicher, Laufwerke, Netzwerkkarten und Spannungsregler geben weiterhin W\u00e4rme ab, die von keiner Chip-K\u00fchlplatte erfasst wird. Die meisten realen Installationen sind daher hybrid: Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung f\u00fcr die hei\u00dfesten Komponenten, ein kleinerer Luftweg f\u00fcr alle anderen. DLC f\u00e4lschlicherweise als reine Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung zu betrachten, ist ein h\u00e4ufiger Planungsfehler. Die praktische Frage ist, wie die Last verteilt wird, nicht ob Luftk\u00fchlung noch ben\u00f6tigt wird.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Direkte Chipk\u00fchlung: Einphasen- vs. Zweiphasenk\u00fchlung<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Der einzige Unterschied zwischen einphasigem und zweiphasigem DLC besteht darin, ob sich der Aggregatzustand des K\u00fchlmittels \u00e4ndert. Dies beeinflusst Kosten, Komplexit\u00e4t und die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit der Platte. Beim einphasigen DLC bleibt das K\u00fchlmittel \u2013 typischerweise ein Wasser-Glykol-Gemisch \u2013 auf dem gesamten Plattenverlauf fl\u00fcssig und f\u00fchrt W\u00e4rme durch Erw\u00e4rmung ab. Beim zweiphasigen DLC verdampft das K\u00fchlmittel innerhalb der Platte und kondensiert stromabw\u00e4rts. Dabei wird die Verdampfungsw\u00e4rme genutzt, um bei geringerer Temperaturerh\u00f6hung mehr Energie aufzunehmen. Das Fluid ist \u00fcblicherweise ein Dielektrikum oder ein K\u00e4ltemittel, kein Wasser.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"Einphasige<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Einphasenk\u00fchlung ist f\u00fcr viele aktuelle Anwendungen der etablierte und einfachere Ansatz, muss aber dennoch auf m\u00f6gliche Ausfallszenarien ausgelegt sein. H\u00f6here Durchflussraten erh\u00f6hen mit der Zeit das Risiko von Erosionskorrosion in Kan\u00e4len und Verbindungsst\u00fccken, und jeder wasserbasierte Kreislauf birgt die Gefahr von Leckagen in der N\u00e4he von betriebsbereiten Komponenten. Kreislaufmaterialien und K\u00fchlmittelzusammensetzung m\u00fcssen vor der Inbetriebnahme \u00fcberpr\u00fcft werden. Zweiphasenk\u00fchlung kann sehr hohe W\u00e4rmestr\u00f6me mit einem flacheren Temperaturprofil transportieren, f\u00fchrt aber zu h\u00f6herem Druck, Kondensation und komplexerer Fluidhandhabung. Sie ist relevant, wenn die thermische Verlustleistung (TDP) den Bereich \u00fcberschreitet, den Einphasenk\u00fchlung bei akzeptablem Temperaturanstieg bew\u00e4ltigen kann. Bevor Sie sich auf ver\u00f6ffentlichte Durchfluss- oder Leistungsangaben verlassen, \u00fcberpr\u00fcfen Sie K\u00fchlmitteltyp, Durchflussrate und maximale TDP anhand der spezifischen Platte und des verwendeten Fluids.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

DLC im Vergleich zu Immersions- und Hybrid-Luftk\u00fchlung<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die Direktk\u00fchlung von Chips (D2C) ist nur eine von mehreren K\u00fchlmethoden, und die Wahl der Methode h\u00e4ngt davon ab, wie viel W\u00e4rme die K\u00fchlfl\u00fcssigkeit abf\u00fchren soll. Neben D2C gibt es im Wesentlichen die Immersionsk\u00fchlung, bei der ganze Platinen in ein dielektrisches Bad getaucht werden; W\u00e4rmetauscher an der R\u00fcckseite des Racks, die die Abluft an der Rackt\u00fcr k\u00fchlen; und Fl\u00fcssigkeits-Luft-Systeme, die die K\u00fchlfl\u00fcssigkeit nahe an das Rack bringen, ohne dass Rohrleitungen im Geb\u00e4ude verlegt werden m\u00fcssen. Jede dieser Methoden f\u00e4ngt die W\u00e4rme an einem anderen Punkt des K\u00fchlkreislaufs ab, wodurch sich der Aufwand f\u00fcr die Nachr\u00fcstung, die Wartungsfreundlichkeit und die maximal m\u00f6gliche Packungsdichte unterscheiden.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"DLC-K\u00fchlung<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Direkt-auf-Chip-K\u00fchlung (D2C) und Immersionsk\u00fchlung bilden die beiden Extreme dieses Spektrums. D2C erh\u00e4lt die Wartungsfreundlichkeit der Server und erm\u00f6glicht die Weiterverwendung eines Gro\u00dfteils des Standard-Rack-Workflows, w\u00e4hrend nur die hei\u00dfesten Komponenten fl\u00fcssigkeitsgek\u00fchlt werden. Dadurch ist es f\u00fcr Betreiber, die die Speicherdichte in einer bestehenden Halle erh\u00f6hen m\u00f6chten, der inkrementellere Schritt. Immersionsk\u00fchlung entfernt die Luft nahezu vollst\u00e4ndig, ver\u00e4ndert jedoch Wartung, K\u00fchlfl\u00fcssigkeiten und Rack-Format grundlegend. F\u00fcr Teams, die plattenbasierte Optionen vergleichen, sind die Unterschiede in Kanalgeometrie und Konstruktion ebenso wichtig wie die K\u00fchlkategorie. Ein Batterieentwickler steht vor der gleichen Entscheidung, wenn er eine Platte an ein Zelllayout anstatt an eine Serverplatine anpasst.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

K\u00fchlplattendesign im W\u00e4rmepfad zwischen Chip und K\u00fchlmittel<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die K\u00fchlplatte ist der entscheidende Faktor f\u00fcr den Erfolg oder Misserfolg eines DLC-Systems, da sie die beiden Schnittstellen aufweist, die \u00fcblicherweise den W\u00e4rmewiderstand im K\u00fchlkreislauf ma\u00dfgeblich bestimmen. Die W\u00e4rme muss vom Chipdeckel durch eine d\u00fcnne, gleichm\u00e4\u00dfige W\u00e4rmeleitschicht (TIM) in die Platte und anschlie\u00dfend von der Plattenwand durch die internen Kan\u00e4le in das zirkulierende K\u00fchlmittel abgeleitet werden. Ist die Platte an der Kontaktstelle zum Geh\u00e4use nicht plan oder der Anpressdruck ungleichm\u00e4\u00dfig, vergr\u00f6\u00dfert sich der Spalt zwischen W\u00e4rmeleitschicht und der W\u00e4rmewiderstand steigt \u2013 unabh\u00e4ngig von der Temperatur des einstr\u00f6menden K\u00fchlmittels. Planheit, Spaltkontrolle und Anpressdruck geh\u00f6ren daher unbedingt zur Abnahmepr\u00fcfung jeder K\u00fchlplatte.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"Kontaktfl\u00e4che<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die Kanalgestaltung ist die zweite H\u00e4lfte der Aufgabe. Kanalgeometrie, Wandst\u00e4rke und Str\u00f6mungsf\u00fchrung bestimmen, wie viel W\u00e4rme die Platte dem K\u00fchlmittel aufnimmt und wie viel Pumpendruck der Kreislauf daf\u00fcr aufbringen muss \u2013 der zentrale Kompromiss bei jedem K\u00fchlplattendesign f\u00fcr W\u00e4rmemanagement<\/a>. H\u00f6here Dichte und h\u00f6herer TDP beg\u00fcnstigen feinere innere Strukturen. Feinere Kan\u00e4le erh\u00f6hen jedoch den Druckverlust und k\u00f6nnen die Str\u00f6mungsgeschwindigkeit konzentrieren, was die Erosion beschleunigt. Daher muss die Platte an die angestrebte Durchflussrate angepasst und nicht isoliert optimiert werden.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die korrekte Herstellung dieser Schnittstellen ist anwendungsspezifisch und keine Frage der Katalogauswahl, insbesondere wenn ein Akku oder ein Serverschrank unterschiedliche Formate, Spalttoleranzen und Montagebelastungen aufweist. Das ist die Grundidee hinter kundenspezifische K\u00fchlplattenl\u00f6sungen<\/a>Die Kontaktfl\u00e4che, das Kanallayout und der K\u00fchlmittelkreislauf sind lastabh\u00e4ngig ausgelegt, anstatt die Last auf eine Standardplatte zu \u00fcbertragen. Die technischen Pr\u00fcfungen \u2013 Ebenheit und Anpressdruck best\u00e4tigen, Kan\u00e4le an den Durchfluss anpassen und Materialien auf die K\u00fchlmittelchemie pr\u00fcfen \u2013 sind f\u00fcr alle Anwendungen gleich, die Last selbst jedoch nicht. Die Spalttoleranzen, das Zellformat und die strukturelle Verbindung eines Batteriemoduls stellen andere Anforderungen als ein KI-Beschleuniger. Diese modulspezifischen Randbedingungen, nicht die Serverkennzahlen, sollten die Auslegung einer Batteriek\u00fchlplatte bestimmen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Schlussfolgerung<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Betrachtet man DLC als drei separate Entscheidungen, verschwindet die Unklarheit: die K\u00fchlkategorie (Direktk\u00fchlung, Immersionsk\u00fchlung, Hybridk\u00fchlung), das K\u00fchlmittelverhalten (einphasig vs. zweiphasig) und die Hardware (K\u00fchlplatte und ihre Schnittstellen). F\u00fcr ein Team, das sich mit Batteriethermik befasst, l\u00e4sst sich nur der letzte Punkt problemlos \u00fcbertragen \u2013 die Kontaktfl\u00e4che, der W\u00e4rmeleitpastenspalt und die Anpassung der Kan\u00e4le an den Durchfluss sind physikalisch identisch, unabh\u00e4ngig davon, ob die W\u00e4rme von einer GPU oder einer Zelle stammt. Die serverseitigen Ebenen \u2013 CDU, Anlagenwasserversorgung und Rackdichte \u2013 bleiben auf der Rechenzentrumsseite. Daher ist die sinnvolle Pr\u00fcfreihenfolge festgelegt: Zuerst Ebenheit und Anpressdruck pr\u00fcfen, Kan\u00e4le an den tats\u00e4chlichen Durchfluss anpassen, dann Materialien auf die K\u00fchlmittelchemie pr\u00fcfen und die Last anhand des eigenen Akkus dimensionieren, nicht anhand eines Serverdatenblatts.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

FAQ<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ben\u00f6tige ich weiterhin Luftk\u00fchlung, wenn ich eine direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung f\u00fcr den Chip einsetze?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ja. Die meisten Direkt-auf-Chip-K\u00fchlungen sind hybrid und nicht rein fl\u00fcssigkeitsgek\u00fchlt. Die K\u00fchlplatte nimmt den Gro\u00dfteil der W\u00e4rme von CPU und GPU auf, aber Speicher, Laufwerke, Netzwerkkarten und Stromversorgungskomponenten geben weiterhin W\u00e4rme ab, die von der K\u00fchlplatte nicht erreicht wird. F\u00fcr diese restliche W\u00e4rme sorgt ein kleinerer Luftkanal. Die Verteilung von Fl\u00fcssigkeit und Luft sollte gemeinsam geplant werden, nicht in der Annahme, dass die Fl\u00fcssigkeit die gesamte W\u00e4rme abf\u00fchrt.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Einphasige oder zweiphasige Direkt-zu-Chip-Technologie f\u00fcr GPUs mit hoher TDP?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Einphasenk\u00fchlung ist f\u00fcr viele aktuelle GPUs mit hoher TDP geeignet und einfacher zu implementieren, weshalb sie h\u00e4ufig als Ausgangspunkt dient. Zweiphasenk\u00fchlung lohnt sich trotz des h\u00f6heren Drucks und der komplexeren K\u00fchlmittelf\u00fchrung vor allem dann, wenn die TDP den Bereich \u00fcbersteigt, den Einphasenk\u00fchlung bei akzeptablem Temperaturanstieg bew\u00e4ltigen kann. Die Entscheidung sollte anhand der maximalen TDP und des K\u00fchlmitteltyps der jeweiligen GPU getroffen werden, nicht anhand allgemeiner Regeln.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Wie viele kW kann pro Rack direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung im Vergleich zu Luftk\u00fchlung unterst\u00fctzen?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die direkte Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung erm\u00f6glicht eine deutlich h\u00f6here Rackdichte als die Luftk\u00fchlung, was auch ihr Hauptzweck ist. Die Herstellerangaben f\u00fcr Luft- und Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung variieren stark je nach Hardware und Anlagendesign. Daher sollten Sie jeden einzelnen Wert als Richtwert f\u00fcr die Dichte im Verh\u00e4ltnis zu Ihren tats\u00e4chlichen Servern, der CDU und dem K\u00fchlkreislauf betrachten. Die wichtigste Erkenntnis ist die Richtung: Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung f\u00fchrt die W\u00e4rme direkt an der Quelle ab und erm\u00f6glicht so deutlich dichtere Racks.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ber\u00fchrt das K\u00fchlmittel den Chip bei der DLC-Beschichtung der K\u00fchlplatte tats\u00e4chlich?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Nein. Bei der DLC-Beschichtung mit K\u00fchlplatte bleibt das K\u00fchlmittel innerhalb der Platte und des Kreislaufs eingeschlossen und kommt weder mit dem Chip noch mit der Platine oder den Steckverbindern in Kontakt. Die W\u00e4rme wird vom Chip \u00fcber ein W\u00e4rmeleitmaterial in die Platte abgeleitet, und die Fl\u00fcssigkeit flie\u00dft ausschlie\u00dflich durch Kan\u00e4le im Inneren der Platte. Diese Abdichtung ist ein zentrales Konstruktionsmerkmal, weshalb trotz der Isolierung des K\u00fchlmittels die Materialien und Anschl\u00fcsse auf m\u00f6gliche Leckagen \u00fcberpr\u00fcft werden m\u00fcssen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Weiterf\u00fchrende Literatur<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n