液冷技术概述和浸没式液体标准化的需求
数据中心行业主要考虑两种类型的液体冷却技术来推动节能和可持续发展，分别是冷板式和浸没式，每一种技术里的液体又包含单相和双相两种规格：
冷板技术与浸没技术的主要区别之一是，在浸没的情况下，液体与 IT 设备直接接触。目前，有大量液体被用于单相和两相浸没。单相液体可分为四种类型： 1. 碳氢化合物 2. 含氟化合物。 3. 天然酯类 4. 合成酯类。用于浸泡的两相液体主要是含氟化合物。
鉴于浸没液体与 IT 设备直接接触，服务器 IT 设备制造商（OEM 和 ODM）和提供 CPU、GPU、内存、主板、SSD、电缆、电源等服务器组件的公司必须确保：它们的成分与浸没液体相互兼容。挑战在于，行业中使用的浸液种类繁多，所有 OEM、ODM 和配料供应商几乎不可能确保其产品与市场上的每种液体兼容。还必须确保产品在浸入液体中时能够在其约 5 年的设计寿命内可靠地工作。
验证 IT 设备与液体的兼容性和可靠性对行业来说是相当麻烦的，尤其是当必须确保与行业中使用的多种液体的兼容性时。因此，有必要对 IT 行业用于数据中心冷却目的的液体进行标准化。供应链中的每个人都可以确保他们的组件与标准化液体兼容。这样，当服务器和其他 IT 设备（例如交换机）放在一起时，它们将与流体兼容并且需要较少程度的验证。
电气和信号完整性要求
浸没式冷却液的信号完整性（SI）要求为20 MHz至40 GHz，整个频率范围内需要保持介电常数Dk（Er）小于2.3，介电损耗角正切DF（tanδ）小于0.05，这样可以满足高速 I/O（例如以太网、PCIe 和 DDR 接口）的浸没互连（即socket、连接器、PCB 走线微带线和电缆）阻抗要求。
在液体使用的整个生命周期内，必须满足下面列出的电气和信号完整性参数。
| 使用寿命期间的介电强度 | >6 kV/mm |
| 20MHz 至 40GHz 的介电常数（Er、Dk） | ≤2.3 |
| 20 MHz 至 40 GHz 的介电损耗正切值 (Df, tan δ) | ≤0.05 |
| 体积电阻率 | > 1x1011 ohm-cm |
说明：
1.使用目前的流体介电特性测量方法，我们可以测量从 20 MHz 到 40 GHz 的 Er 和损耗角正切。
2.迄今为止，在宽带频率范围内测量具有小 Er 的流体的最著名的行业方法是 Keysight N1501A 介电探头套件和 N1500A 材料测量软件套件。
3.测量温度范围为 20 °C 至 70 °C，增量为 10 °C。
4.对于高速 I/O PCIe 5.0 和 6.0，对于比 28G NRZ 和 56G PAM4 更快的以太网 HSIO 速度，液体损耗角正切要求小于 0.05。
下面的图给出了许多常见浸没液体的介电强度数据。
介电强度受含水量、污染和温度的影响，通常与水分/含水量和温度成反比。建议在流体的使用寿命内介电强度流体规格 > 6kV/mm。单位 kV/mm 用于与 OCP 推荐的介电强度单位保持一致。
液体的介电常数 (Er) 是温度和频率的函数。当频率增加时，目前实测数据从20GHz到40GHz变化不大。当温度升高时，例如 FC40，Er 从 25°C 到 50°C 增加约 0.1 到 0.2。对于单相流体，测量温度范围为 20 °C 至 70 °C，增量为 10 °C。对于两相流体，测量温度范围为 20 °C 至沸腾温度 -5 °C。
许多常用浸没液的介电常数 (Er) 绘制在下图中。介电常数 (Er) 应小于 2.3。高介电常数会对高速 IO margin产生负面影响。
不同介电常数值的 PCIe 5.0 余量请参考下图。
上图显示了流体介电常数 Er 对高速 I/O 眼高和眼宽的影响。当 Er = 2.2 时，与同一总线的风冷眼图相比，PCIe 5.0 32 Gbps 眼高和眼宽开始出线显著退化。
上图中，在浸没式环境下，在液体Df=0.1和0.2时，一条1inch长的差分微带线在8GHz下的插损数据要远大于液体Df=0.05时。Df=0.1时的损耗比Df=0.05时的损耗大0.4dB。对于PCIe5.0（16Ghz）来说，微带线的典型插损值是2.1dB/inch，那么0.4dB的差距就相当于19%，这就太大了，所以，Df目标设置为 0.05。
液体 Df 对连接器的影响更大。下图和表格显示了 0.05 Df 和 0.2 Df 液体的 QSFP DD 连接器损耗比较。 Df=0.2 时的额外损耗为 6.87 dB @26.6 GHz（112G PAM4 信号），相当于 46 英寸长的以太网电缆损耗。
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-479574.html
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