صفحه خنک کننده مایع با کانال میکرو برای ماشین حساب فوق پیشرفته

صفحه خنک کننده آب برای ابررایانه ها یک جزء تبادل حرارتی فلزی است که مستقیماً روی تراشه های با شار حرارت بالا مانند CPU و GPU نصب می شود. این شامل کانال‌های جریان داخلی دقیقی است که با استفاده از آب دیونیزه در گردش یا خنک‌کننده تخصصی، گرما را به سرعت از تراشه‌ها حذف می‌کند. سپس گرما از طریق یک CDU (واحد توزیع خنک کننده) و خنک کننده های خشک در فضای باز پخش می شود و یک سیستم خنک کننده حلقه بسته را تشکیل می دهد.

گریس حرارتی با کارایی بالا یا مواد تغییر فاز (TIM) باید روی رابط تماس اعمال شود. لامپ‌ها نسبت تماس بالای 95% را تضمین می‌کنند که مقاومت حرارتی را تا ≤0.05 درجه سانتی‌گراد بر وات کنترل می‌کنند.

• صفحات خنک کننده باله ای / میکروکانالی:میکروکانال ها یا پره های 0.1-1 میلی متری با ماشین کاری دقیق یا حک شده روی بسترهای مسی یا آلومینیومی انجام می شوند. آنها دارای مناطق تبادل حرارت بزرگ و مقاومت حرارتی کم (تا 0.02 درجه سانتیگراد بر وات) هستند. MLCP (بسته یکپارچه صفحه خنک کننده میکروکانالی) صفحه خنک کننده را با تراشه IHS ادغام می کند، لایه میانی TIM را حذف می کند و مقاومت حرارتی را تا بیش از 40 درصد کاهش می دهد، مناسب برای پردازنده های گرافیکی/CPU های 1500-2000 W.
• صفحات خنک کننده تعبیه شده در لوله:لوله های مسی در شیارهای آسیاب شده روی صفحه پایه تعبیه شده و با جوشکاری مهر و موم می شوند. هزینه ها حدود 30٪ کمتر از انواع میکروکانال است، و آنها را برای گره های عمومی با توان متوسط ​​تا بالا مناسب می کند، البته با مقاومت حرارتی محلی کمی بالاتر.
• صفحات خنک کننده با چاپ سه بعدی:تولید شده از طریق فناوری SLM با استفاده از آلیاژهای مس با کانال های جریان بهینه شده از نظر توپولوژی. کانال‌های پیچیده را می‌توان سفارشی‌سازی کرد و راندمان اتلاف گرما را تا 30 درصد بهبود بخشید، اما هزینه‌های تولید انبوه بالا استفاده را به اجزای ابررایانه سفارشی محدود می‌کند.
• صفحات خنک کننده دمیده / اکسترود شده:هزینه کم و سرعت تولید بالا، اما عملکرد حرارتی محدود. معمولا برای تراشه های محاسباتی هسته ای استفاده نمی شود.

• مواد:مس (رسانایی حرارتی 401 W/(m*K)، ترجیح داده شده برای تبادل حرارت)، آلومینیوم (سبک و کم هزینه برای اجزای کمکی). مدل‌های رده بالا از آلیاژهای مس- تنگستن برای متعادل کردن هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی استفاده می‌کنند.
• آب بندی و ایمنی:حلقه های O دوگانه + لحیم کاری خلاء، نرخ نشت < 10-6 میلی لیتر در ساعت. مجهز به سنسورهای فشار / نشت مایع و دریچه های خاموش کننده خودکار.
• خنک کننده ها:آب دیونیزه (هزینه کم، ظرفیت گرمایی ویژه بالا)، آب-گلیکول (ضد یخ)، مایع فلوئوردار الکترونیکی (عایق، برای کاربردهای حساس به نشتی).
• CDU و کنترل:دقت کنترل دما ± 0.5 درجه سانتیگراد، نرخ جریان قابل تنظیم برای جلوگیری از اختلاف دمای بیش از حد بین تراشه ها.
• عملکرد حرارتی:چگالی شار حرارتی تا 100 W/cm²+، اختلاف دمای سطح تراشه کمتر از 5 درجه سانتیگراد.

اجلاس / سیرا (اوک ریج / آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، ایالات متحده):خنک کننده هیبریدی با خنک کننده مستقیم را برای همه CPU ها و GPU ها اتخاذ کنید. صفحات خنک کننده 90 درصد بار حرارتی را تحمل می کنند. دمای آب خنک کننده بیش از 40 درجه سانتیگراد است که مصرف انرژی سیستم را تا حد زیادی کاهش می دهد.

نسل جدید ابر رایانه های داخلی اگزا اسکیل:به طور گسترده از خنک کننده مایع صفحه سرد استفاده کنید. برخی از MLCP و خنک کننده دو فازی (جذب حرارت جوشان سیالات تغییر فاز) را اتخاذ می کنند که باعث بهبود بیشتر راندمان خنک کننده و کاهش مصرف برق پمپ به میزان 30 تا 60 درصد می شود.

• هزینه و ساخت:میکروکانال ها و MLCP به دقت ماشینکاری بسیار بالایی نیاز دارند و بازده مستقیماً بر هزینه تأثیر می گذارد.
• تعمیر و نگهداری:عملیات طولانی مدت به خلوص مایع خنک کننده بالا و خطوط لوله تمیز برای جلوگیری از خوردگی و رسوب نیاز دارد.
• گرایش ها:ادغام صفحات خنک کننده و بسته بندی تراشه، خنک کننده دو فاز، محلول های غوطه وری هیبریدی + صفحه سرد، و کنترل پیش بینی مبتنی بر هوش مصنوعی برای جریان و دما CDU.