Placa de refrigeración líquida con microcanales para calculadora Super Calculator

Una placa de refrigeración por agua para supercomputadoras es un componente metálico de intercambio de calor montado directamente en chips de alto flujo de calor, como CPU y GPU. Contiene canales de flujo interno de precisión que eliminan rápidamente el calor de los chips utilizando agua desionizada circulante o refrigerante especializado. Luego, el calor se disipa a través de una CDU (Unidad de distribución de refrigerante) y refrigeradores secos exteriores, formando un sistema de enfriamiento de circuito cerrado.

Se debe aplicar grasa térmica de alto rendimiento o materiales de cambio de fase (TIM) a la interfaz de contacto. Las luminarias garantizan una relación de contacto superior al 95 %, controlando la resistencia térmica a ≤0,05 °C/W.

• Placas de refrigeración de microcanales/aletas biseladas:Los microcanales o aletas de 0,1-1 mm se mecanizan con precisión o se graban sobre sustratos de cobre o aluminio. Presentan grandes áreas de intercambio de calor y baja resistencia térmica (hasta 0,02 °C/W). MLCP (Paquete integrado de placa de enfriamiento de microcanales) integra aún más la placa de enfriamiento con el chip IHS, eliminando la capa TIM intermedia y reduciendo la resistencia térmica en más de un 40%, adecuado para GPU/CPU de 1500-2000 W.
• Placas de refrigeración integradas en tubos:Los tubos de cobre se encajan en ranuras fresadas en la placa base y se sellan mediante soldadura. Los costos son aproximadamente un 30% más bajos que los de los tipos de microcanales, lo que los hace adecuados para nodos generales de potencia media a alta, aunque con una resistencia térmica local ligeramente mayor.
• Placas de refrigeración impresas en 3D:Producido mediante tecnología SLM utilizando aleaciones de cobre con canales de flujo de topología optimizada. Los canales complejos se pueden personalizar, mejorando la eficiencia de disipación de calor en un 30%, pero los altos costos de producción en masa limitan el uso de componentes de supercomputadora personalizados.
• Placas de enfriamiento sopladas/extruidas:Bajo costo y alta velocidad de producción, pero rendimiento térmico limitado; Generalmente no se utiliza para chips informáticos centrales.

• Materiales:Cobre (conductividad térmica 401 W/(m*K), preferido para el intercambio de calor), aluminio (ligero y económico para componentes auxiliares). Los modelos de alta gama utilizan aleaciones de cobre y tungsteno para equilibrar la conductividad térmica y el coeficiente de expansión térmica.
• Sellado y seguridad:Juntas tóricas dobles + soldadura fuerte al vacío, tasa de fuga < 10⁻⁶ ml/h. Equipado con sensores de presión/fuga de líquido y válvulas de cierre automático.
• Refrigerantes:Agua desionizada (bajo costo, alta capacidad calorífica específica), agua-glicol (anticongelante), fluido electrónico fluorado (aislante, para aplicaciones sensibles a fugas).
• CDU y control:Precisión del control de temperatura ±0,5 °C, caudal ajustable para evitar diferencias excesivas de temperatura entre chips.
• Rendimiento térmico:Densidad de flujo de calor de hasta 100 W/cm²+, diferencia de temperatura de la superficie del chip < 5 °C.

Summit/Sierra (Oak Ridge/Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, EE.UU.):Adopte refrigeración híbrida con refrigeración directa para todas las CPU y GPU. Las placas de enfriamiento manejan el 90% de la carga de calor. La temperatura del agua de refrigeración supera los 40 °C, lo que reduce considerablemente el consumo de energía del sistema.

Supercomputadoras domésticas de exaescala de nueva generación:Utilice ampliamente la refrigeración líquida de placa fría. Algunos adoptan MLCP y enfriamiento de dos fases (absorción de calor en ebullición de fluidos de cambio de fase), mejorando aún más la eficiencia de enfriamiento y reduciendo el consumo de energía de la bomba entre un 30% y un 60%.

• Costo y fabricación:Los microcanales y MLCP requieren una precisión de mecanizado extremadamente alta y el rendimiento afecta directamente al costo.
• Mantenimiento:El funcionamiento a largo plazo requiere una alta pureza del refrigerante y tuberías limpias para evitar la corrosión y la contaminación.
• Tendencias:Integración de placas de enfriamiento y empaque de chips, enfriamiento de dos fases, soluciones híbridas de inmersión + placa fría y control predictivo basado en inteligencia artificial para el flujo y la temperatura de la CDU.