Plaque de refroidissement liquide à microcanaux pour supercalculateur

Une plaque de refroidissement à l'eau pour supercalculateurs est un composant métallique d'échange thermique monté directement sur des puces à flux thermique élevé telles que les processeurs et les GPU.Il contient des canaux de flux internes de précision qui éliminent rapidement la chaleur des copeaux en utilisant de l'eau désionisée en circulation ou un liquide de refroidissement spécialiséLa chaleur est ensuite dissipée à travers une unité de distribution de liquide de refroidissement (CDU) et des refroidisseurs à sec extérieurs, formant un système de refroidissement en boucle fermée.

Des graisses thermiques ou des matériaux de changement de phase (TIM) de haute performance doivent être appliqués sur l'interface de contact.

• Plaques de refroidissement à nageoires/micro-canaux avec volet:0Les micro-canaux ou les ailerons de 1 à 1 mm sont usinés ou gravés sur des substrats en cuivre ou en aluminium, avec de grandes surfaces d'échange thermique et une faible résistance thermique (jusqu'à 0,02 °C/W).MLCP (Microchannel Cooling Plate Integrated Package) intègre la plaque de refroidissement avec la puce IHS, éliminant la couche TIM intermédiaire et réduisant la résistance thermique de plus de 40%, adapté aux GPU/CPU de 1500 à 2000 W.
• Plaques de refroidissement intégrées dans des tubes:Les tubes en cuivre sont intégrés dans des rainures fraîches sur la plaque de base et scellés par soudage. Les coûts sont environ 30% inférieurs à ceux des types micro-canaux, ce qui les rend adaptés aux nœuds généraux de puissance moyenne à élevée,bien qu'avec une résistance thermique locale légèrement plus élevée.
• Plaques de refroidissement imprimées en 3D:Produit par la technologie SLM en utilisant des alliages de cuivre avec des canaux de débit optimisés pour la topologie.mais les coûts de production de masse élevés limitent l'utilisation à des composants de supercalculateur personnalisés.
• Plaques de refroidissement soufflées ou extrudées:Faible coût et vitesse de production élevée, mais performance thermique limitée; généralement pas utilisé pour les puces de base.

• Matériaux:Le cuivre (conductivité thermique 401 W/ ((m*K), préféré pour l'échange thermique), l'aluminium (léger et peu coûteux pour les composants auxiliaires).Les modèles haut de gamme utilisent des alliages cuivre-tungstène pour équilibrer la conductivité thermique et le coefficient de dilatation thermique.
• Étanchéité et sécurité:Double O-ring + brasage sous vide, taux de fuite < 10−6 ml/h. Équipé de capteurs de pression / fuite de liquide et de vannes d'arrêt automatique.
• Fluides de refroidissement:L'eau désionisée (faible coût, haute capacité thermique spécifique), le glycol d'eau (antigel), le fluide fluoré électronique (isolateur, pour les applications sensibles aux fuites).
• CDU et contrôle:Régulation de la température ± 0,5 °C, débit réglable pour éviter des différences de température excessives entre les copeaux.
• Performance thermique:Densité de flux thermique jusqu'à 100 W/cm2+, différence de température de surface de la puce < 5 °C.

Summit / Sierra (Oak Ridge / Laboratoire national Lawrence Livermore, États-Unis):Adoptez le refroidissement hybride avec refroidissement direct pour tous les processeurs et GPU. Les plaques de refroidissement gèrent 90% de la charge thermique. La température de l'eau de refroidissement dépasse 40 °C, ce qui réduit considérablement la consommation d'énergie du système.

Supercalculateurs domestiques à exascale de nouvelle génération:Certains utilisent le refroidissement par liquide à plaque froide et le refroidissement biphasé (absorption thermique par ébullition des fluides de changement de phase),amélioration de l'efficacité du refroidissement et réduction de la consommation d'énergie de la pompe de 30% à 60%.

• Coût et fabrication:Les micro-canaux et les MLCP nécessitent une précision d'usinage extrêmement élevée, et le rendement affecte directement le coût.
• Maintenance:Le fonctionnement à long terme nécessite une pureté élevée du liquide de refroidissement et des conduites propres pour éviter la corrosion et l'encrassement.
• Les tendances:Intégration de plaques de refroidissement et d'emballage de puces, refroidissement en deux phases, immersion hybride + solutions de plaques froides et contrôle prédictif basé sur l'IA pour le débit et la température de la CDU.