{"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\/it\/dlc-cooling\/","title":{"rendered":"Raffreddamento DLC: come funziona il raffreddamento a liquido diretto"},"content":{"rendered":"

Il raffreddamento DLC \u00e8 un sistema di raffreddamento a liquido diretto: il liquido refrigerante scorre attraverso una piastra fredda fissata direttamente al processore, in modo che il calore venga dissipato alla fonte anzich\u00e9 riscaldare l'aria circostante. Nel DLC a piastra fredda, il liquido rimane sigillato all'interno della piastra e del circuito. Non entra mai in contatto con il silicio, la scheda o i connettori. I produttori di sistemi di raffreddamento per server generalmente affermano che questo approccio cattura circa il 60-80% del calore generato dal chip, mentre la parte restante viene dissipata tramite raffreddamento ad aria. Questa percentuale di cattura \u00e8 il motivo per cui il raffreddamento a liquido diretto \u00e8 ormai una soluzione diffusa per i rack ad alta densit\u00e0 di intelligenza artificiale e calcolo ad alte prestazioni (HPC), dove il raffreddamento ad aria da solo non \u00e8 sufficiente.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il termine di ricerca punta all'hardware dei data center, ma la fisica sottostante \u00e8 la stessa che regola il percorso termico tra chip e refrigerante di una piastra di raffreddamento di una batteria. Quanto \u00e8 piatta l'interfaccia di contatto? Quanto bene il materiale di interfaccia termica (TIM) riempie lo spazio? Come bilanciano i canali interni il trasferimento di calore con la caduta di pressione e la composizione chimica del refrigerante \u00e8 compatibile con i materiali a contatto? Queste domande si applicano direttamente al raffreddamento dei pacchi batteria per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia (ESS). Ci\u00f2 che non si applica \u00e8 l'architettura di sistema lato server: dimensionamento dell'impianto di acqua refrigerata, dissipazione del calore tra unit\u00e0 di distribuzione dell'energia (CDU) e edificio, economia della densit\u00e0 dei rack e limiti di TDP delle GPU, perch\u00e9 questi dipendono dall'implementazione e dalla scheda tecnica, non dal pacco batteria. Questo articolo si concentra sul livello trasferibile e indica dove una valutazione relativa ai server non dovrebbe essere applicata a un pacco batteria.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Cos'\u00e8 il raffreddamento DLC?<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Portare il liquido di raffreddamento sui componenti pi\u00f9 caldi, non nell'aria circostante: questa \u00e8 l'idea alla base del DLC (Direct-to-Chip). Questa tecnologia \u00e8 nota anche come raffreddamento diretto al chip (D2C) o raffreddamento a piastra fredda, e tutti e tre i nomi descrivono lo stesso meccanismo. Una piastra fredda viene montata a contatto con la CPU o la GPU e un circuito chiuso convoglia il calore assorbito lontano dal case. I liquidi trasferiscono il calore in modo molto pi\u00f9 efficace dell'aria perch\u00e9 sono pi\u00f9 densi e immagazzinano pi\u00f9 energia per unit\u00e0 di volume, quindi lo stesso carico termico viene dissipato dal case attraverso un percorso molto pi\u00f9 breve.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ci\u00f2 che conta per un ingegnere \u00e8 *dove* viene rimosso il calore. Il raffreddamento ad aria preleva il calore da un dissipatore e lo spinge nella stanza, dove alla fine raggiunge un'unit\u00e0 CRAC o CRAH. Il raffreddamento a liquido diretto intercetta la maggior parte di quel calore nel package prima che diventi un problema per l'aria ambiente. Questo cambiamento consente a un rack di trasportare molta pi\u00f9 potenza di calcolo nello stesso ingombro. \u00c8 anche il motivo per cui i data center per l'IA accelerata si rivolgono a soluzioni di raffreddamento a piastra fredda<\/a> per aumentare la densit\u00e0 oltre quanto i loro sistemi di aria compressa sono in grado di gestire.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Come funziona il raffreddamento a liquido diretto<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Un circuito di raffreddamento a liquido diretto trasferisce il calore attraverso quattro stadi interconnessi: chip, piastra di raffreddamento, circuito del refrigerante e dissipatore di calore. Il processore trasferisce il calore attraverso un sottile strato di materiale di interfaccia termica (TIM) alla piastra di raffreddamento. Il refrigerante che scorre attraverso canali interni assorbe tale calore. Il refrigerante riscaldato raggiunge un'unit\u00e0 di distribuzione del refrigerante (CDU), che a sua volta disperde il calore nell'acqua di rete o nell'aria. Ogni stadio introduce una resistenza termica, pertanto l'obiettivo progettuale \u00e8 quello di mantenere ogni interfaccia di questa catena con la minore resistenza possibile.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

L'unit\u00e0 di distribuzione del calore (CDU) funge da interfaccia tra il circuito dei server e l'edificio e si presenta in due configurazioni comuni. Una CDU liquido-liquido (L2L) trasferisce il calore a un circuito di acqua calda sanitaria, soluzione adatta a installazioni di grandi dimensioni che dispongono gi\u00e0 di acqua refrigerata o calda. Una CDU liquido-aria (L2A) dissipa il calore nell'aria ambiente tramite uno scambiatore di calore e delle ventole, soluzione pi\u00f9 semplice da installare in un locale privo di impianti idraulici. La scelta dipende dalla disponibilit\u00e0 di acqua calda sanitaria e dalla densit\u00e0 di rack desiderata, pertanto \u00e8 fondamentale definire il tipo di CDU prima di finalizzare la disposizione delle piastre di raffreddamento e dei collettori. Questo strato, costituito da CDU e impianto, non viene trasferito al pacco batterie, dove la dissipazione del calore \u00e8 determinata dal veicolo o dal contenitore, e non dalla sala dati.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

L'aria non scompare mai completamente. Memorie, unit\u00e0, schede di rete e regolatori di tensione continuano a dissipare calore che nessuna piastra di raffreddamento dei chip raggiunge. La maggior parte delle implementazioni reali \u00e8 quindi ibrida: liquido per i componenti pi\u00f9 caldi e un percorso d'aria pi\u00f9 piccolo per tutto il resto. Considerare il raffreddamento a liquido diretto (DLC) come "solo liquido" \u00e8 un errore di progettazione comune. La questione pratica \u00e8 come suddividere il carico, non se l'aria sia ancora necessaria.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Raffreddamento diretto al chip monofase vs bifase<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La differenza principale tra i rivestimenti DLC monofase e bifase risiede nel fatto che il fluido refrigerante cambi di stato e influisce su costi, complessit\u00e0 e capacit\u00e0 di dissipazione del calore. Nei rivestimenti DLC monofase, il fluido refrigerante rimane liquido per tutta la lunghezza della piastra (in genere una miscela di acqua e glicole) e disperde il calore riscaldandosi. Nei rivestimenti DLC bifase, il fluido refrigerante bolle all'interno della piastra e condensa a valle, sfruttando il calore latente di vaporizzazione per assorbire una maggiore quantit\u00e0 di energia con un minore aumento di temperatura. Il fluido utilizzato \u00e8 solitamente un dielettrico o un refrigerante, non acqua.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

Il sistema monofase \u00e8 l'approccio consolidato e pi\u00f9 semplice per molte installazioni attuali, ma deve comunque essere progettato tenendo conto delle reali modalit\u00e0 di guasto. Portate pi\u00f9 elevate aumentano il rischio di erosione e corrosione all'interno di canali e raccordi nel tempo, e qualsiasi circuito a base d'acqua comporta il rischio di perdite in prossimit\u00e0 di componenti sotto tensione. Sia i materiali del circuito che la composizione chimica del refrigerante devono essere valutati prima dell'installazione. Il sistema bifase pu\u00f2 gestire flussi di calore molto elevati con un profilo di temperatura pi\u00f9 uniforme, ma introduce maggiore pressione, condensa e complessit\u00e0 nella gestione del fluido. \u00c8 opportuno considerarlo quando la potenza termica di progetto (TDP) supera i limiti del sistema monofase, garantendo un aumento di temperatura accettabile. Prima di fidarsi di un valore di portata o potenza pubblicato, verificare il tipo di refrigerante, la portata e il limite di TDP rispetto alla piastra e al fluido specifici che si intende utilizzare.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Confronto tra DLC, raffreddamento ad aria a immersione e ibrido<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il raffreddamento diretto su chip (D2C) \u00e8 solo uno dei metodi di raffreddamento a liquido, e la scelta tra i vari approcci dipende dalla quantit\u00e0 di calore che si desidera dissipare. Oltre al D2C, le opzioni principali sono il raffreddamento a immersione, in cui le schede intere sono immerse in un bagno dielettrico; gli scambiatori di calore a sportello posteriore, che raffreddano l'aria di scarico all'ingresso del rack; e le unit\u00e0 liquido-aria, che portano il liquido vicino al rack senza la necessit\u00e0 di interventi sull'impianto idraulico dell'edificio. Ciascuna opzione intercetta il calore in un punto diverso del percorso, pertanto offre un compromesso in termini di complessit\u00e0 di installazione, facilit\u00e0 di manutenzione e densit\u00e0 massima supportata.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

Il raffreddamento diretto su chip (D2C) e quello a immersione si collocano agli estremi opposti di questo spettro. Il D2C mantiene i server funzionanti e riutilizza gran parte di un flusso di lavoro rack standard, raffreddando a liquido solo le parti pi\u00f9 calde. Questo lo rende un passo pi\u00f9 graduale per un operatore che desidera aumentare la densit\u00e0 di un locale esistente. Il raffreddamento a immersione elimina quasi completamente l'aria, ma modifica radicalmente la manutenzione, i fluidi e il formato del rack. Per i team che confrontano le opzioni basate su piastre, le differenze nella geometria e nella costruzione dei canali sono importanti tanto quanto la categoria di raffreddamento. Un ingegnere delle batterie si trova di fronte alla stessa distinzione quando deve abbinare una piastra al layout di una cella anzich\u00e9 a una scheda server.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Progettazione della piastra di raffreddamento nel percorso termico dal chip al refrigerante<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La piastra di raffreddamento \u00e8 il punto cruciale per il successo o il fallimento di un sistema DLC, poich\u00e9 rappresenta le due interfacce che solitamente incidono maggiormente sulla resistenza termica del circuito. Il calore deve passare dal coperchio del chip alla piastra attraverso un sottile e uniforme strato di TIM, quindi dalla parete della piastra al liquido di raffreddamento in movimento attraverso i canali interni. Se la piastra non \u00e8 perfettamente piana nel punto di contatto con il package, o se la pressione di montaggio non \u00e8 uniforme, lo spazio tra il TIM e la piastra aumenta e la resistenza termica cresce, indipendentemente dalla temperatura del liquido di raffreddamento in ingresso. Planarit\u00e0, controllo dello spazio e forza di montaggio devono quindi essere inclusi nella checklist di accettazione per ogni piastra.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

La progettazione del canale rappresenta la seconda met\u00e0 del lavoro. La geometria del canale, lo spessore della parete e la disposizione del flusso determinano quanto calore la piastra assorbe nel refrigerante e quanta pressione di pompaggio il circuito paga per esso: il compromesso centrale in qualsiasi Progettazione di piastre fredde per la gestione termica<\/a>. Una maggiore densit\u00e0 e un TDP pi\u00f9 elevato spingono verso strutture interne pi\u00f9 fini. Tuttavia, i canali pi\u00f9 fini aumentano la caduta di pressione e possono concentrare la velocit\u00e0 del flusso, accelerando l'erosione; pertanto, la piastra deve essere adattata alla portata desiderata, non massimizzata in modo isolato.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Realizzare correttamente queste interfacce \u00e8 un lavoro specifico per ogni applicazione, non una scelta da catalogo, soprattutto quando un pacco batterie o un rack per server mescolano formati, tolleranze di spazio e sollecitazioni di assemblaggio. Questa \u00e8 la premessa alla base soluzioni personalizzate per piastre di raffreddamento<\/a>L'interfaccia di contatto, la disposizione dei canali e il percorso del refrigerante sono progettati in base al carico, anzich\u00e9 imporre il carico su una piastra generica. I controlli ingegneristici sono condivisi tra le applicazioni (verificare la planarit\u00e0 e la pressione di montaggio, adattare i canali al flusso e verificare i materiali rispetto alla composizione chimica del refrigerante), ma il carico in s\u00e9 non lo \u00e8. Le tolleranze di spazio, il formato delle celle e il collegamento strutturale di un modulo batteria definiscono obiettivi diversi rispetto a un acceleratore di intelligenza artificiale, e sono questi vincoli specifici del pacco batteria, non il numero di server, a dover guidare la progettazione di una piastra di raffreddamento per batterie.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Conclusione<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Se si considera il DLC come tre decisioni separate, si evita di confonderle: la categoria di raffreddamento (a contatto diretto con il chip, a immersione, ibrido), il comportamento del liquido refrigerante (monofase o bifase) e l'hardware che svolge il lavoro (la piastra di raffreddamento e le sue interfacce). Per un team di progettazione termica delle batterie, solo l'ultimo aspetto si trasferisce in modo pulito: l'interfaccia di contatto, lo spazio del TIM e l'adattamento dei canali al flusso seguono la stessa fisica, indipendentemente dal fatto che il calore provenga da una GPU o da una cella. Gli strati lato server, ovvero l'unit\u00e0 di distribuzione del calore (CDU), l'acqua di raffreddamento dell'impianto e gli obiettivi di densit\u00e0 del rack, rimangono sul lato del data center. Pertanto, l'ordine di verifica utile \u00e8 fisso: confermare prima la planarit\u00e0 e la pressione di montaggio, adattare i canali al flusso effettivamente in uso, quindi verificare i materiali rispetto alla composizione chimica del liquido refrigerante e dimensionare il carico in base al proprio pacco batterie, non a una scheda tecnica del server.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

Ho ancora bisogno del raffreddamento ad aria se utilizzo il raffreddamento a liquido diretto sul chip?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

S\u00ec. La maggior parte delle implementazioni di raffreddamento diretto sul chip rimane ibrida, non solo a liquido. La piastra di raffreddamento cattura la maggior parte del calore della CPU e della GPU, ma la memoria, le unit\u00e0, le schede di rete e i componenti di alimentazione continuano a dissipare calore che non viene raggiunto dalla piastra di raffreddamento, quindi un percorso d'aria pi\u00f9 piccolo si occupa della parte restante. \u00c8 importante pianificare insieme la distribuzione del calore per il liquido e per l'aria, senza dare per scontato che il liquido rimuova tutto.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Alimentazione monofase o bifase diretta al chip per GPU ad alto TDP?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il sistema monofase \u00e8 in grado di gestire molte GPU ad alto TDP attualmente in commercio ed \u00e8 il pi\u00f9 semplice da implementare, quindi rappresenta un punto di partenza comune. Il sistema bifase, nonostante la maggiore pressione e la complessit\u00e0 della gestione del fluido, diventa conveniente soprattutto quando la potenza di progetto termico (TDP) supera la capacit\u00e0 del sistema monofase di gestire un aumento di temperatura accettabile. La scelta deve essere effettuata verificando il limite di TDP e il tipo di liquido di raffreddamento specifici per la piastra in questione, non basandosi su una regola generale.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Quanti kW pu\u00f2 supportare il raffreddamento a liquido diretto per rack rispetto al raffreddamento ad aria?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il raffreddamento a liquido diretto supporta una densit\u00e0 di rack notevolmente superiore rispetto al raffreddamento ad aria, che \u00e8 la sua principale ragione d'essere. I dati forniti dai produttori per entrambi i sistemi variano notevolmente in base all'hardware e alla configurazione dell'impianto, quindi \u00e8 importante considerare ogni singolo valore come indicativo della densit\u00e0 di progetto e dimensionale in base ai server, alle unit\u00e0 di distribuzione del refrigerante e al circuito di raffreddamento effettivamente presenti. L'aspetto fondamentale da tenere presente \u00e8 la direzione: il liquido rimuove il calore alla fonte, consentendo quindi rack molto pi\u00f9 densi.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il liquido di raffreddamento entra effettivamente in contatto con il chip nel rivestimento DLC a piastra fredda?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

No. Nei sistemi DLC a piastra fredda, il liquido di raffreddamento rimane sigillato all'interno della piastra e del circuito e non entra mai in contatto con il chip, la scheda o i connettori. Il calore si trasferisce dal chip alla piastra attraverso un materiale di interfaccia termica e il liquido scorre solo attraverso canali all'interno della piastra. Questo contenimento \u00e8 una caratteristica fondamentale del progetto, motivo per cui i materiali e i raccordi che potrebbero causare perdite devono comunque essere esaminati, anche se il fluido \u00e8 isolato.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Per approfondire<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n