05 Oct 2026
Manifold làm mát bằng chất lỏng đang mở rộng từ Rack ra toàn bộ bức tường
Thông số kỹ thuật Project Deschutes do Open Compute Project (OCP) công bố cho thấy một bước phát triển rất đáng chú ý của công nghệ làm mát bằng chất lỏng: ManifoldChú thích 1 không nhất thiết chỉ là một bộ chia nhỏ có nhiều cổng kết nối nằm bên trong tủ Rack. Wall ManifoldChú thích 6 trong thông số kỹ thuật có thể được lắp ráp tại hiện trường từ nhiều đoạn đường ống dài khoảng 3 mét, với tổng chiều dài có thể vượt quá 30 mét và đường kính trong của ống đạt từ 4 inch trở lên. Điều này giúp chúng ta dễ dàng hình dung rằng khi quy mô hệ thống tăng lên, việc phân phối chất làm mát có thể mở rộng từ khu vực gần chip đến toàn bộ Data Hall.
Nguồn: Open Compute Project－Project Deschutes
Manifold thực sự làm nhiệm vụ gì?
Nếu tạm gác lại các thuật ngữ kỹ thuật phức tạp, chức năng cơ bản nhất của Manifold thực ra rất dễ hiểu: phân phối chất làm mát ra các nhánh và sau đó thu gom dòng hồi trở lại.
Trong máy chủ làm mát bằng chất lỏng, chất làm mát sẽ đi qua Cold PlateChú thích 2 được lắp trực tiếp trên các linh kiện tỏa nhiệt cao như CPU và GPU. Sau khi hấp thụ nhiệt, chất làm mát sẽ quay trở lại vòng tuần hoàn làm mát. Khi số lượng máy chủ và Cold Plate tăng lên, một tuyến đường ống đơn lẻ sẽ không còn đủ, do đó cần có thiết kế phân phối và thu hồi ở nhiều cấp khác nhau.
Trong một hệ thống làm mát bằng chất lỏng, chúng ta cũng thường thấy CDUChú thích 3, Manifold, ống mềm và Cold Plate phối hợp với nhau. Mục tiêu là đưa chất làm mát có nhiệt độ và lưu lượng phù hợp đến đúng vị trí cần tản nhiệt một cách ổn định.
Từ một Server đến cả một hàng Rack
Nếu hình dung hệ thống làm mát bằng chất lỏng như một mạng lưới đường giao thông, chúng ta có thể hiểu vai trò của Manifold dễ dàng hơn thông qua các cấp khác nhau của hệ thống.
Cold Plate → Server
Đây là cấp gần nguồn nhiệt nhất. Mặc dù kích thước đường dẫn dòng tương đối nhỏ, nhưng cách chất làm mát đi qua Cold Plate, khả năng duy trì lưu lượng cần thiết và mức sụt ápChú thích 7 phát sinh đều có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả tản nhiệt.
Rack ManifoldChú thích 4→ Rack
Khi một Rack chứa nhiều máy chủ làm mát bằng chất lỏng, Rack Manifold sẽ phân phối chất làm mát đến từng thiết bị IT, sau đó thu gom chất làm mát đã hấp thụ nhiệt để đưa về đường hồi.
Row ManifoldChú thích 5→ Row
Ở cấp cao hơn, Row Manifold kết nối với vòng làm mát bằng chất lỏng được cấp từ CDU và tiếp tục phân phối chất làm mát đến toàn bộ một hàng Rack.
Ở cấp này, các yếu tố thiết kế không còn chỉ xoay quanh câu hỏi “cần bao nhiêu cổng ra”. Tổng lưu lượng lớn hơn, đường kính ống, sụt áp, độ sạch của hệ thống và việc thi công đường ống tại hiện trường cũng trở thành những yếu tố quan trọng. OCP cũng đã công bố các hướng dẫn liên quan đến vệ sinh, súc rửa và thử áp thủy lực cho Row Manifold sử dụng trong các trung tâm dữ liệu làm mát bằng chất lỏng.
Lưu ý: Trình tự Cold Plate → Rack → Row → Wall Manifold trong bài viết này là cách phân chia theo cấp hệ thống nhằm giúp người đọc dễ hình dung hơn. Đây không phải là hệ thống phân loại sản phẩm bốn cấp chính thức do OCP định nghĩa.
Khi mở rộng hơn nữa, Manifold có thể trở thành “cả một bức tường”
Khi xét đến Wall Manifold được mô tả trong Project Deschutes, quy mô của hệ thống đã vượt xa hình dung thông thường của chúng ta về một “Manifold”.
Wall Manifold trong thông số kỹ thuật công khai bao gồm Supply Manifold và Return Manifold, lần lượt đảm nhiệm việc cấp và hồi chất làm mát. Hệ thống còn kết hợp các kết cấu phụ trợ như Drip TrayChú thích 8 và Mounting BlocksChú thích 9, giúp xử lý khả năng rò rỉ chất làm mát và hỗ trợ cố định các đường ống kích thước lớn.
Đường ống có thể được cấu thành từ các đoạn dài khoảng 3 mét và nối tại hiện trường để tạo thành hệ thống dài hơn 30 mét. Các điều kiện thiết kế được công bố còn bao gồm nhiệt độ chất làm mát tối đa 55°C, áp suất làm việc tối đa 130 psi và các yêu cầu về chênh áp giữa đường cấp và đường hồi.
Ở quy mô này, các vấn đề kỹ thuật đương nhiên không còn chỉ giới hạn ở đường kính cổng hoặc lựa chọn đầu nối.
Đường ống cần được đỡ như thế nào?
Làm thế nào để duy trì độ tin cậy của các mối nối?
Làm thế nào để xử lý sự giãn nở nhiệt do thay đổi nhiệt độ?
Nếu xảy ra rò rỉ, chất làm mát nên được dẫn đi đâu?
Việc kiểm tra và bảo trì sau này nên được thực hiện như thế nào?
Tất cả những vấn đề này đều trở thành một phần của thiết kế tổng thể hệ thống.
Các yêu cầu về độ tin cậy trong Project Deschutes cũng bao gồm Pressure Hold TestChú thích 10, Pressure Cycle TestChú thích 11 và Burst TestChú thích 12, lần lượt được sử dụng để xác nhận độ kín của hệ thống, độ bền lâu dài dưới tác động của áp suất và khả năng chịu áp suất cực hạn.
Quy mô hệ thống thay đổi, nhưng nguyên lý phân phối cơ bản vẫn giống nhau
Điều thú vị là từ những Manifold nhỏ bên trong thiết bị cho đến Wall Manifold dài hơn 30 mét, kích thước thực tế có thể khác nhau rất nhiều, nhưng những câu hỏi cơ bản cần được giải đáp ở giai đoạn thiết kế ban đầu vẫn khá tương đồng:
Sử dụng loại chất làm mát nào?
Tổng lưu lượng là bao nhiêu?
Cần chia thành bao nhiêu nhánh?
Đường dẫn dòng chính cần có kích thước bao nhiêu?
Các cổng và đầu nối nên được bố trí như thế nào?
Áp suất làm việc bình thường là bao nhiêu?
Hệ thống cần chịu được mức áp suất thử bao nhiêu?
Sự khác biệt về trở lực dòng chảy giữa các nhánh có gây phân phối lưu lượng không đồng đều hay không?
Những câu hỏi này cũng tương đồng với các yếu tố mà Alpha Brass Controls đang quan tâm trong các ứng dụng Manifold làm mát bằng chất lỏng. Từ lựa chọn vật liệu, kích thước đường dẫn dòng chính, số lượng nhánh, cách bố trí cổng kết nối cho đến áp suất làm việc, yêu cầu thử áp và phân phối lưu chất, tất cả đều là những điều kiện cơ bản cần được xác nhận từng bước khi thiết kế một Manifold.
Vì vậy, chúng ta cũng có thể nhìn Manifold từ một góc độ khác:
Manifold không đơn thuần là “một ống có nhiều lỗ”, mà là một nút phân phối quan trọng trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng, chịu trách nhiệm đưa chất làm mát đến đúng vị trí cần thiết.
Khi mật độ tính toán AI tiếp tục tăng, hệ thống làm mát bằng chất lỏng cũng đang mở rộng từ chip, Server và Rack đến Row, thậm chí là toàn bộ Data Hall.
Nhu cầu tùy chỉnh Manifold và quy mô của hệ thống mà chúng phục vụ có thể tiếp tục tăng, nhưng thách thức kỹ thuật cốt lõi vẫn tương tự: làm thế nào để đưa chất làm mát đến đúng nơi cần thiết một cách an toàn, ổn định và hiệu quả.
Chú thích thuật ngữ kỹ thuật
1. Manifold | Ống góp phân phối / thu hồi
Bộ phận phân phối hoặc thu gom trong hệ thống lưu chất, có thể chia một đường dòng chính thành nhiều nhánh hoặc gom nhiều nhánh hồi thành một đường dòng chung.
2. Cold Plate | Tấm làm lạnh
Bộ phận làm mát bằng chất lỏng được lắp trực tiếp lên các linh kiện có mức tỏa nhiệt cao như CPU và GPU. Chất làm mát đi qua các kênh dẫn bên trong để mang nhiệt ra khỏi linh kiện.
3. CDU（Coolant Distribution Unit） | Bộ phân phối chất làm mát
Thiết bị thường được bố trí giữa hệ thống làm mát của trung tâm dữ liệu và các thiết bị IT làm mát bằng chất lỏng, chịu trách nhiệm quản lý trao đổi nhiệt, tuần hoàn chất làm mát, lưu lượng, áp suất và nhiệt độ.
4. Rack Manifold | Manifold cấp Rack
Manifold cấp và hồi chất làm mát được bố trí ở cấp Rack, chịu trách nhiệm phân phối chất làm mát đến nhiều thiết bị IT trong cùng một Rack và thu gom chất làm mát hồi về.
5. Row Manifold | Manifold cấp hàng Rack
Manifold cấp và hồi chất làm mát phục vụ toàn bộ một hàng Rack. Thiết bị này thường kết nối CDU với nhiều Rack Manifold, phân phối chất làm mát đến từng Rack và thu gom chất làm mát đã hấp thụ nhiệt để đưa trở lại CDU.
6. Wall Manifold（WMF） | Manifold dạng tường
Manifold cấp và hồi chất làm mát quy mô lớn được mô tả trong Project Deschutes. Hệ thống có thể được lắp ráp tại hiện trường từ nhiều đoạn đường ống và bố trí dọc theo không gian hạ tầng của trung tâm dữ liệu.
7. Sụt áp（Pressure Drop）
Sự suy giảm áp suất của lưu chất do ma sát và các trở lực cục bộ khi lưu chất đi qua đường ống, đầu nối, van hoặc các kênh dẫn dòng bên trong.
8. Drip Tray | Khay hứng chất lỏng
Khay được bố trí bên dưới đường ống hoặc các vị trí kết nối để thu gom lượng chất làm mát rò rỉ nhỏ có thể phát sinh, giúp giảm nguy cơ chất làm mát nhỏ trực tiếp xuống sàn hoặc các thiết bị lân cận.
9. Mounting Blocks | Khối cố định đường ống
Các bộ phận kết cấu dùng để đỡ và cố định đường ống của Wall Manifold, giúp các đoạn ống kích thước lớn được lắp đặt ổn định tại vị trí thiết kế.
10. Pressure Hold Test | Thử duy trì áp suất
Phép thử trong đó hệ thống được tăng áp đến mức quy định và duy trì trong một khoảng thời gian nhất định để kiểm tra tình trạng rò rỉ, suy giảm áp suất hoặc bất thường về kết cấu.
11. Pressure Cycle Test | Thử chu kỳ áp suất
Phép thử lặp lại quá trình tăng và giảm áp suất để mô phỏng biến động áp suất trong quá trình vận hành dài hạn, qua đó đánh giá độ bền của đường ống, các vị trí kết nối và kết cấu hệ thống.
12. Burst Test | Thử áp suất phá hủy
Phép thử trong đó áp suất được tăng liên tục nhằm xác định khả năng chịu áp suất cực hạn và biên độ an toàn của linh kiện hoặc hệ thống đường ống.
Tài liệu tham khảo
1. Open Compute Project－Project Deschutes Specification
2. Open Compute Project－Guidelines for Pre-Commission Preparation of Technology Cooling System Row Manifolds
3. Google Cloud－AI infrastructure is hot. New power distribution and liquid cooling infrastructure can help
#LiquidCooling #Manifold #DataCenterCooling #AIInfrastructure #ThermalManagement #ColdPlate #CDU #RackManifold #WallManifold #AlphaBrassControls