ZutaCore HyperCool Technology

ZutaCore HyperCool ist eine wasserlose, zweiphasige Direct-to-Chip-Flüssigkühlung für leistungsintensive Prozessoren. Die Lösung führt Wärme direkt an CPU, GPU oder FPGA über eine speziell entwickelte Cold Plate ab und transportiert sie in einem geschlossenen Kreislauf aus dem Server beziehungsweise Rack.

Im Unterschied zu herkömmlicher Luftkühlung oder klassischer einphasiger Wasserkühlung nutzt HyperCool den kontrollierten Phasenwechsel einer dielektrischen Flüssigkeit. Diese nimmt Wärme auf, verdampft und wird anschließend wieder kondensiert.

1. Eine dielektrische Wärmeübertragungsflüssigkeit gelangt in die Cold Plate direkt auf dem Prozessor.
2. Die Flüssigkeit nimmt die Wärme des Chips auf und verdampft bei einer kontrollierten Temperatur.
3. Der Dampf steigt zur Kühleinheit beziehungsweise zur Cooling Distribution Unit auf.
4. Dort wird die Wärme abgeführt, der Dampf kondensiert und die Flüssigkeit in den Kreislauf zurückgeführt.

Die Wärmeübertragung erfolgt hauptsächlich über den Phasenwechsel und nicht über hohe Flüssigkeitsgeschwindigkeiten. Dadurch eignet sich HyperCool auch für Prozessoren mit hoher Verlustleistung.

Nein. Der Kühlkreislauf von HyperCool arbeitet mit einer dielektrischen, nichtleitenden Wärmeübertragungsflüssigkeit und nicht mit Wasser.

Dadurch entfällt das Wasser im Chip- und Rack-Kühlkreislauf, einschließlich der damit verbundenen Risiken wie Korrosion, Kalkablagerungen oder Wasserqualität. Je nach Ausführung kann die Wärme auf Facility-Ebene beispielsweise über einen Wärmetauscher, einen Trockenkühler oder eine adiabatische Wärmeabfuhr an die Umgebung übertragen werden.

Die verwendete Flüssigkeit ist dielektrisch und nichtleitend. Bei HyperCool befindet sie sich in einem geschlossenen Kreislauf und kommt ausschließlich mit den dafür vorgesehenen Komponenten der Kühllösung in Kontakt.

Die Cold Plate sitzt direkt auf dem Prozessor. Serverplatinen, Steckverbinder und andere elektronische Komponenten werden nicht mit Flüssigkeit überflutet. Installation, Dichtheitsprüfung, Wartung und Servicearbeiten müssen nach den Vorgaben des Herstellers durchgeführt werden.

HyperCool ist für Serverplattformen mit leistungsstarken CPUs, GPUs und FPGAs vorgesehen. Welche Cold Plates, Halterungen und Anschlüsse benötigt werden, hängt vom konkreten Prozessor, der Serverplattform und der jeweiligen Verlustleistung ab.

Vor der Bestellung sollten mindestens Servermodell, Prozessor- und GPU-Typ, TDP beziehungsweise TGP, Anzahl der zu kühlenden Komponenten, Einbauhöhe, Rack-Konfiguration und vorhandene Facility-Anschlüsse geprüft werden.

• Cold Plates: Sie sitzen direkt auf den zu kühlenden CPUs, GPUs oder FPGAs.
• Dielektrischer Kühlkreislauf: Er transportiert die Flüssigkeit und den entstehenden Dampf innerhalb des geschlossenen Systems.
• Cooling Distribution Unit: Sie verbindet die Server- beziehungsweise Rack-Kühlung mit der Wärmeabfuhr auf Facility-Ebene.
• Wärmeabfuhr: Je nach Variante erfolgt sie über Luft, einen Wärmetauscher, einen Trockenkühler oder eine andere geeignete Infrastruktur.

Ja, eine Integration in bestehende Rechenzentrumsumgebungen ist grundsätzlich möglich. Ob eine Nachrüstung wirtschaftlich und technisch sinnvoll ist, hängt von der Serverplattform, der Rack-Leistungsdichte, der vorhandenen Stromversorgung, der Wärmeabfuhr sowie den Platz- und Serviceanforderungen ab.

Für ein Retrofit-Projekt werden zunächst die vorhandenen Racks, Server, Kühlzonen und Facility-Anschlüsse aufgenommen. Anschließend wird festgelegt, ob einzelne Server, komplette Racks oder eine neue Hochleistungszone mit ZutaCore ausgestattet werden.

• Effiziente Wärmeabfuhr direkt an den besonders heißen Prozessoren.
• Unterstützung höherer Rack- und Serverleistungsdichten als bei rein luftgekühlten Umgebungen.
• Wasserloser Kühlkreislauf auf Chip- und Rack-Ebene.
• Potenzial für geringeren Kühlenergiebedarf und eine bessere Nutzung der vorhandenen Rechenzentrumsfläche.
• Geeignet für KI-Training, Inferenz, wissenschaftliche Berechnungen und andere dauerhaft hohe Rechenlasten.

Die tatsächlichen Einsparungen und Leistungswerte hängen von der Serverkonfiguration, der Auslastung, der Umgebungstemperatur und der bestehenden Kühlarchitektur ab.

HyperCool ist als geschlossenes System ausgelegt. Im laufenden Betrieb sollten Temperaturen, Druck, Füllstand, Systemstatus und mögliche Warnmeldungen überwacht werden.

Die konkreten Sensoren und Monitoring-Schnittstellen richten sich nach der eingesetzten ZutaCore-Variante und der Serverintegration. Wartungsintervalle, Nachfüll- oder Austauschvorgaben für die Flüssigkeit sowie Servicearbeiten müssen nach den Herstellerangaben erfolgen.

Für die Auslegung sind nicht nur die nominellen TDP- oder TGP-Werte entscheidend. Berücksichtigt werden sollten die tatsächliche Spitzenlast, die Anzahl der Prozessoren, die Server- und Rackdichte, die gewünschte Eintrittstemperatur, die Betriebsumgebung sowie die Anforderungen an Redundanz und Wartbarkeit.

• Server- und GPU-Modell sowie mechanische Kompatibilität erfassen.
• Gesamte thermische Last pro Server und Rack bestimmen.
• CDU, Wärmeabfuhr und Facility-Anbindung passend zur Last auslegen.
• Redundanz, Monitoring, Serviceflächen und spätere Erweiterungen einplanen.
• Die geplante Konfiguration idealerweise mit einem Pilotprojekt oder einer technischen Machbarkeitsprüfung validieren.