Supercálculo Placa de refrigeração por água Microcanal Placa de refrigeração por líquido

Uma placa de refrigeração por água para supercomputadores é um componente de troca de calor metálico montado diretamente em chips de alto fluxo de calor, como CPUs e GPUs.Ele contém canais de fluxo internos de precisão que removem rapidamente o calor dos chips usando água desionizada circulante ou refrigerante especializadoO calor é então dissipado através de uma CDU (Unidade de Distribuição de Refrigeração) e refrigeradores a seco externos, formando um sistema de refrigeração de circuito fechado.

Devem ser aplicadas na interface de contacto graxas térmicas de alto desempenho ou materiais de mudança de fase (TIM).

• Placas de arrefecimento de barbatanas / microcanais:0Os microcanais ou barbatanas de 1 a 1 mm são usinados com precisão ou gravados em substratos de cobre ou alumínio, apresentam grandes áreas de troca de calor e baixa resistência térmica (até 0,02 °C/W).MLCP (Microchannel Cooling Plate Integrated Package) integra ainda mais a placa de arrefecimento com o chip IHS, eliminando a camada TIM intermediária e reduzindo a resistência térmica em mais de 40%, adequado para GPUs/CPUs de 1500-2000 W.
• Com um comprimento de diâmetro não superior a 50 mmOs tubos de cobre são incorporados em ranhuras moídas na placa de base e selados por solda. Os custos são cerca de 30% menores do que os tipos de microcanal, tornando-os adequados para nós gerais de potência média a alta,embora com uma resistência térmica local ligeiramente superior.
• Placas de arrefecimento impressas em 3D:Produzido através da tecnologia SLM utilizando ligas de cobre com canais de fluxo topologicamente otimizados, canais complexos podem ser personalizados, melhorando a eficiência de dissipação de calor em 30%,Mas os altos custos de produção em massa limitam o uso a componentes de supercomputadores personalizados.
• Placas de arrefecimento sopradas/extrudadas:Baixo custo e alta velocidade de produção, mas desempenho térmico limitado; geralmente não usado para chips de computação de núcleo.

• Materiais:Cobre (condutividade térmica 401 W/(m*K), preferido para troca de calor), alumínio (leve e de baixo custo para componentes auxiliares).Os modelos de ponta usam ligas de cobre e tungstênio para equilibrar a condutividade térmica e o coeficiente de expansão térmica.
• Selo e segurança:Dual O-ring + solda a vácuo, taxa de fuga < 10−6 ml/h. Equipado com sensores de pressão/fuga de líquido e válvulas de desligamento automáticas.
• Agentes refrigerantes:Água deionizada (baixo custo, alta capacidade térmica específica), glicol de água (antifrio), fluido fluorado eletrónico (isolamento, para aplicações sensíveis a fugas).
• CDU e controlo:Precisão de controlo da temperatura ± 0,5 °C, caudal ajustável para evitar diferenças de temperatura excessivas entre as fichas.
• Performance térmica:Densidade de fluxo de calor até 100 W/cm2+, diferença de temperatura da superfície da ficha < 5 °C.

Summit / Sierra (Oak Ridge / Laboratório Nacional Lawrence Livermore, EUA):Adotar o resfriamento híbrido com resfriamento direto para todas as CPUs e GPUs. Placas de resfriamento lidar com 90% da carga de calor. A temperatura da água de resfriamento excede 40 °C, reduzindo muito o consumo de energia do sistema.

Supercomputadores domésticos de nova geração em exascala:Usam amplamente o resfriamento líquido de placa fria.Melhorar ainda mais a eficiência de refrigeração e reduzir o consumo de energia da bomba em 30% a 60%.

• Custo e fabrico:Os microcanais e o MLCP exigem uma precisão de usinagem extremamente elevada e o rendimento afeta diretamente o custo.
• Manutenção:A operação a longo prazo requer alta pureza do refrigerante e tubulações limpas para evitar corrosão e impureza.
• Tendências:Integração de placas de resfriamento e embalagens de chips, resfriamento de duas fases, imersão híbrida + soluções de placas de resfriamento e controle preditivo baseado em IA para fluxo e temperatura da CDU.