Superrechner Wasserkühlplatte Mikrokanalflüssigkeit Kühlplatte

Eine Wasserkühlplatte für Supercomputer ist eine Metallwärmeaustauschkomponente, die direkt auf Hochwärme-Fluss-Chips wie CPUs und GPUs montiert wird.Es enthält präzise interne Strömungskanäle, die mit zirkulierendem deionisiertem Wasser oder speziellem Kühlmittel schnell Wärme aus den Chips entfernenDie Wärme wird dann durch eine CDU (Coolant Distribution Unit) und Außenkühler abgeführt und bildet so ein geschlossenes Kühlsystem.

Auf die Kontaktoberfläche müssen hochleistungsfähige thermische Fett- oder Phasenwechselmaterialien (TIM) aufgetragen werden, die ein Kontaktverhältnis von über 95% gewährleisten und den Wärmewiderstand auf ≤ 0,05 °C/W kontrollieren.

• Geflügelte Flossen/Mikrokanalabkühlplatten:0.1-1 mm Mikrokanale oder Flossen sind präzise bearbeitet oder auf Kupfer- oder Aluminiumsubstraten geätzt. Sie weisen große Wärmeaustauschflächen und einen geringen Wärmewiderstand (bis zu 0,02 °C/W) auf.MLCP (Microchannel Cooling Plate Integrated Package) integriert die Kühlplatte weiter mit dem Chip IHS, wodurch die Zwischenschicht TIM beseitigt und der Wärmewiderstand um mehr als 40% reduziert wird, geeignet für 1500-2000 W-GPUs/CPUs.
• mit einer Breite von mehr als 20 mm,Kupferröhren sind in gefräsene Rillen auf der Basisplatte eingebettet und durch Schweißen versiegelt.mit etwas höherem lokalen Wärmewiderstand.
• 3D-gedruckte Kühlplatten:Sie wird mit Hilfe von Kupferlegierungen mit topologisch optimierten Durchflusskanälen hergestellt.Aber die hohen Massenproduktionskosten beschränken den Einsatz auf maßgeschneiderte Supercomputerkomponenten.
• Blasen/Extrudierte Kühlplatten:Niedrige Kosten und hohe Produktionsgeschwindigkeit, aber begrenzte thermische Leistung; im Allgemeinen nicht für Kerncomputerchips verwendet.

• Ausgangsstoffe:Kupfer (Wärmeleitfähigkeit 401 W/m*K, bevorzugt für den Wärmeaustausch), Aluminium (leicht und kostengünstig für Hilfsbauteile).Bei hochwertigen Modellen werden Kupfer-Wolframlegierungen verwendet, um die Wärmeleitfähigkeit und den Wärmeausdehnungskoeffizienten auszugleichen.
• Dichtung und Sicherheit:Doppel-O-Ringe + Vakuum-Blöten, Leckage < 10−6 ml/h. Ausgestattet mit Druck-/Flüssigkeitsleckage-Sensoren und automatischen Abschaltventilen.
• Kühlmittel:Deionisiertes Wasser (niedrige Kosten, hohe spezifische Wärmekapazität), Wasserglycol (Antifrost), elektronische fluorierte Flüssigkeit (Isoliermittel, für Leckempfindliche Anwendungen).
• CDU und Kontrolle:Temperatursteuerungsgenauigkeit ± 0,5 °C, einstellbarer Durchfluss, um übermäßige Temperaturunterschiede zwischen den Splittern zu vermeiden.
• Wärmeeffizienz:Wärmeflussdichte bis zu 100 W/cm2+, Temperaturunterschied an der Splitteroberfläche < 5 °C.

Summit / Sierra (Oak Ridge / Lawrence Livermore National Laboratory, USA):Übernahme der Hybridkühlung mit direkter Kühlung für alle CPUs und GPUs. Kühlplatten verarbeiten 90% der Wärmebelastung. Die Kühlwassertemperatur übersteigt 40 °C, was den Systemenergieverbrauch erheblich reduziert.

Inländische Exaskala-Supercomputer der neuen Generation:Einige nehmen MLCP und Zwei-Phase-Kühlung (Wärmeabsorption von Phasenwechselflüssigkeiten durch Sieden) an.weitere Verbesserung der Kühlleistung und Senkung des Pumpenstromverbrauchs um 30% bis 60%.

• Kosten und Herstellung:Mikrokanale und MLCP erfordern eine extrem hohe Bearbeitungspräzision, und der Ertrag beeinflusst direkt die Kosten.
• Instandhaltung:Für einen langfristigen Betrieb sind hohe Reinheit des Kühlmittels und saubere Rohrleitungen erforderlich, um Korrosion und Verschmutzung zu vermeiden.
• Trends:Integration von Kühlplatten und Chipverpackungen, Zwei-Phase-Kühlung, Hybrid-Eintauchen + Kühlplattenlösungen und KI-basierte vorausschauende Steuerung für CDU-Durchfluss und Temperatur.