Gió ion khám phá không khí ion hóa cho máy chủ làm mát, tuyên bố giảm 60% chi phí

Ionic Wind Technologies, một công ty được thành lập bởi một nhóm nghiên cứu Thụy Sĩ, đang thử nghiệm công nghệ làm mát bằng ion hóa không khí, còn gọi là gió ion, một công nghệ làm mát không quạt và không có bộ phận cơ khí. Công nghệ này dựa trên nguyên lý điện thủy động học (EHD), sử dụng trường điện để ion hóa các phân tử không khí và tạo ra dòng không khí mà không cần quạt cơ khí truyền thống.

Ionic Wind cho rằng công nghệ của họ có thể giảm 60% chi phí làm mát trung tâm dữ liệu. Tuy nhiên, hầu hết các trung tâm dữ liệu hiện nay vẫn sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí truyền thống. Mặc dù các hệ thống này hoạt động hiệu quả, nhưng chúng gặp khó khăn với các GPU AI hiệu suất cao như Nvidia B200, và đôi khi không tạo ra đủ luồng không khí áp suất cao cần thiết.

Máy điều hòa không khí đủ mạnh để làm mát các trung tâm dữ liệu hiện đại, nhưng tiêu tốn nhiều điện năng. Khi các bộ xử lý trở nên phức tạp và nóng hơn, chi phí sử dụng sẽ tăng lên. Giải pháp là làm mát bằng không khí ion hóa. Làm mát bằng gió ion, còn gọi là làm mát điện thủy động, sử dụng điện áp cao để tạo ra một trường điện mạnh ion hóa các phân tử không khí. Thực tế, một dây mảnh hoặc kim nhọn được nạp điện hàng nghìn volt, khiến các electron bị tách ra hoặc thêm vào các phân tử không khí xung quanh qua quá trình được gọi là phóng corona.

Các ion tạo ra được kéo qua trường điện về phía điện cực thu thập, và trong quá trình di chuyển, chúng va chạm và đẩy các phân tử không khí trung tính. Sự chuyển động liên tục của các hạt mang điện và không mang điện tạo ra một luồng khí nhỏ — gió ion — mà không cần quạt cơ học. Vì không có bộ phận chuyển động, hệ thống làm mát bằng gió ion có thể hoạt động êm ái và có thiết kế mỏng hơn.

Ionic Wind Technologies đã cải tiến phương pháp làm mát bằng gió ion bằng cách thay thế điện cực dây tiêu chuẩn bằng các đầu kim loại tungsten tùy chỉnh được gắn trong vỏ. Những đầu tungsten này tạo ra dòng khí di chuyển với tốc độ gấp đôi so với điện cực truyền thống, đồng thời tiêu thụ ít điện năng hơn. Kích thước nhỏ gọn của các điện cực này cho phép thiết kế tinh gọn hơn, dễ dàng tích hợp vào các hệ thống thực tế.

Các điện cực có đầu nhọn được làm tròn nhẹ để tạo ra sự không đối xứng trong trường điện tĩnh, giúp hướng và khuếch đại dòng không khí. Các đầu kim tùy chỉnh của chúng có thể đạt tốc độ dòng khí gấp đôi so với điện cực thông thường và tiêu thụ ít năng lượng hơn. Đầu kim không bao giờ hoàn toàn sắc nhọn mà luôn có một độ tròn nhẹ ở đầu, điều này rất quan trọng cho hiệu suất của điện cực kim.

Hệ thống cũng tận dụng hiệu ứng Coandă, hiện tượng khiến không khí di chuyển bám vào bề mặt. Theo Ionic Wind Technologies, nguyên tắc này—được sử dụng trong cánh máy bay và quạt không cánh của Dyson—giúp điều hướng luồng không khí một cách có kiểm soát, nâng cao hiệu suất làm mát đồng thời giảm thiểu độ nhiễu và tổn thất năng lượng. Một vấn đề phổ biến trong các trung tâm dữ liệu là sự rò rỉ không khí không mong muốn, khi không khí được làm mát bỏ qua thiết bị.

Ionic Wind cho biết có thể giảm vấn đề này và giảm lượng không khí cần thiết, giúp tiết kiệm chi phí năng lượng cho việc làm mát. Mặc dù công nghệ này có vẻ hứa hẹn, nhưng vẫn gặp phải một số thách thức thực tiễn. Đầu tiên, lưu lượng không khí tạo ra khá thấp so với quạt truyền thống. Thứ hai, trong không khí có bụi và các hạt aerosol, và các hạt mang điện có xu hướng thu hút nhau hoặc bị hút về các bề mặt có điện tích đối nghịch hoặc đã được tiếp đất.

Điều này làm tăng đáng kể nguy cơ tích tụ bụi, trong khi bụi không chỉ giữ nhiệt mà còn có thể gây ra hiện tượng chập điện hoặc ăn mòn các linh kiện. Việc nạp điện cho các hạt yêu cầu điện áp cao có thể tạo ra các sản phẩm phụ như ozone, có thể gây hại cho linh kiện điện tử, ăn mòn kim loại và làm suy giảm nhựa hoặc cao su theo thời gian. Do đó, mặc dù làm mát EHD đã được nghiên cứu trong một số ứng dụng đặc thù, nhưng vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trong máy tính chính thống do các vấn đề về độ tin cậy và hiệu suất.

Ionic Wind Technologies hy vọng rằng đầu kim tungsten tùy chỉnh của họ sẽ giúp công nghệ vượt qua những vấn đề truyền thống của EHD. Ngoài việc áp dụng công nghệ làm mát ion cho máy chủ truyền thống, họ còn khám phá ứng dụng như lọc không khí, nơi mà hiệu ứng phụ của làm mát lại trở thành lợi ích cho việc lọc không khí hoặc sấy cho các vật liệu nhạy cảm. Họ cũng nghiên cứu việc tạo ra luồng không khí trong các điều kiện khắc nghiệt mà quạt truyền thống có thể gặp khó khăn.

Nguồn: www.tomshardware.com/pc-components/cooling/ionic-wind-explores-ionized-air-for-cooling-servers-claims-a-60-percent-cost-reduction