Grafenförbättrad nedsänkningskylning i datacentertillämpningar

Målet med projektet är att utveckla grafen-baserade material för förbättrad termisk överföring mellan microprocessorer nedsänkta i dielektriskt vätska (s.k. immersion cooling) i datacentertillämpningar. Idag designas den stor majoriteten av servrar för luftkylning, där en kylfläns fästs vid de värmeproducerande komponenterna. Den typiska designen med täta ”fenor” på kylflänsen som är optimerad för luft, fungerar inte lika väl för nedsänkt kylning, och en differens mellan microprocessorns temperatur och det omgivande kylmediat är ofta mellan 30 och 40K, vilket är en onödigt hög differens.

I det är projektet avser vi introducera grafen-förbättrade material och strukturer med hög termisk överföringskapacitet både genom planet och längst planet. Målet är att nå en konduktivitet 2-4 gånger högre än existerande produkter. Genom att nya teknologin hoppas vi höja kylmediets temperatur upp till 20K och leda bort värmen vid över 60°C, vilket skapar förbättrade förutsättningar för kommersiell värmeåtervinning från datacenter. Detta utan att mikroprocessorerna driftstemperatur påverkas. För att nå detta mål kommer vi specificera, designa, producera och karaktärisera grafen-förbättrade material, utföra välkontrollerade och repetitiva tester i kommersiella ”immersion-system” och slutligen analysera resultat och framtida marknadsstrategier.

Projektet kommer ha en direkt positiv påverkan på hållbara samhällen inom Agenda 2030 med industri, innovation och infrastruktur, samt en indirekt positiv påverkan på jämställdhet.

Abstract in English

The goal of the project is to develop graphene-enhanced material as thermal dissipating media to transfer the heat from the microprocessors immersed in dielectric liquids for data center cooling applications. Now most of the design on thermal management for servers is still for air cooling with heat sinks attached to the electronics components. The design of the heat sink does not work the same way in immersion liquid, and the temperature difference between the microprocessor and the surrounding dielectric coolant is typically between 30 and 40K.

This project will bring an innovative graphene enhanced material and structure with high thermal transfer performance both in through-plane and in one of the in-plane directions, where the thermal conductivity of such a graphene-enhanced material is 2 to 4 times higher than existing products. The innovative design and material will uplift the coolant temperature by 20K and reject thermal energy at more than 60°C offering a compelling case for heat recovery. In this case, the microprocessor temperatures are unchanged and heat sinks and fans are no longer needed. To reach the goal, we will specify, design, manufacture and characterize graphene enhanced materials, perform immersion cooling tests, and finally analyze the results and market strategy.

The project will have a direct positive impact on a sustainable society in Agenda 2030 with Industry, innovation, and infrastructure and one indirect positive impact with Gender equality

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar hösten 2022

Projektpartners: SHT Smart High Tech, Alfa Laval, Barrage Nordx, Bikupa Datacenter 2, Chalmers, Chalmers Industriteknik, RISE och Submer Technologies SL

Projektledare: Kristoffer Martinsen, SHT Smart High Tech

Projektform: Innovationsprojekt

Bidrag: 2 948 740 kr

Projektets löptid: Mars 2023 - augusti 2024

Relaterade styrkeområden: