公開された： 2024-08-09 起源： パワード
AI テクノロジーの急速な進歩に伴い、高電力消費チップの冷却ソリューションはますます重要になっています。この研究では、液体冷却と二相熱転移技術を組み合わせたハイブリッド コールド プレートの開発と性能評価を検討し、熱管理効率を大幅に向上させます。
ハイブリッドコールドプレート 液体冷却を2相の熱遷移技術と統合する革新的な冷却ソリューションです。この組み合わせは、ヒートシンク設計に不可欠な成分であるヒートパイプと蒸気チャンバーの両方の強度を活用し、蒸発と凝縮の位相変化サイクルを効果的に管理します。
高速熱伝導効率： 蒸気状態の熱は、音の速度に近い速度でホットエンドからコールドエンドまで行われます。
極端な熱伝達能力： 内部液体の蒸発と凝縮サイクルが完全なバランスに達すると、理論的には、コールドプレートは無限の量の熱を継続的に運ぶことができます。このバランスを達成することは、2相の流れ要素の理想的な作業状態です。
高密度 CPU の水冷によってもたらされる技術的課題に対処するには、新しい技術的ソリューションが必要であることが明らかになりました。 CPU 水冷プレートに関する広範な研究文献を検討した結果、これらのプレートのパフォーマンスがいくつかの重要な要因によって影響されることがわかりました。
ソース（熱源エリア）
Aplate（ベースプレート部）
入（面積比パラメータ）
Ro（水冷プレートの熱抵抗）
コンピューター モデルの熱伝達と流体の流れのシミュレーション チャートから、これら 4 つの要素がさまざまな割合で全体のパフォーマンスに寄与していることが明らかです。その中でも、コールド プレートのベースの拡散熱抵抗 (Rsp) が最適化の最も重要な領域として浮上しました。この発見は、ベースプレートの拡散特性を強化できれば、高熱密度の問題に効果的に対処できることを示しました。
この洞察を武器に、私たちは二相熱転移技術とマイクロチャネル技術を統合する新しい技術ソリューションの開発に着手しました。この革新は、現在私たちが呼んでいるものの作成につながりました。 ハイブリッドコールドプレート.
ヒートシンクとコールド プレートの開発における 15 年の経験に基づいて、私たちのチームはこの新しいコールド プレートの明確な仕様を定義しました。次のステップは、2 つのバージョンを設計してプロトタイプを作成することでした。1 つは従来のマイクロチャネル コールド プレートで、もう 1 つは新しく概念化されたハイブリッド コールド プレートです。
サンプル #1 ～ #6 は、92% ～ 127% の値の水で満たされたハイブリッド コールド プレートであり、サンプル #7 はマイクロチャネル コールド プレートです。
プロトタイプの準備が完了したら、厳密な性能評価を実施して、これらの設計の効率と有効性を比較しました。
7 つのコールド プレート サンプルを、流量 0.8/1.2/1.5 LPM で水を供給するポンプ システムに接続しました。流れ抵抗値は次のように記録されました。
| サンプル番号 | 0.8L/分 | 1.2L/分 | 1.5L/分 |
|---|---|---|---|
| #1 | 1.944 | 3.704 | 5.443 |
| #2 | 1.965 | 3.81 | 5.566 |
| #3 | 1.898 | 3.648 | 5.374 |
| #4 | 1.966 | 3.759 | 5.539 |
| #5 | 1.971 | 3.925 | 5.641 |
| #6 | 2.013 | 3.78 | 5.551 |
| #7 | 2.048 | 3.902 | 5.748 |
結果は、すべてのコールド プレート サンプルが非常に類似した流動抵抗を示し、性能が一貫していることを示しています。
試験条件:
周囲温度: 26～28℃
液体： 純水
流量: 1.2L/分
給水口温度: 28℃
ダミーヒーター接触面： 20×20mm
熱負荷: 200/350/500/650W
試験治具 | 試験治具 |
テスト結果:
熱性能試験により、ベーパーチャンバーの水注入量が最大熱伝達容量 (Q-max) に大きく影響することが明らかになりました。たとえば、サンプル #3 は 450W の熱負荷でドライアウトしましたが、サンプル #2 は 550W でドライアウトしました。サンプル #4 と #6 は、300 W を超える熱負荷で最高のパフォーマンスを示しました。
テスト結果は、注水値を微調整することにより、ハイブリッド コールド プレートが熱性能の点で通常のマイクロチャネル コールド プレートを上回ることができることを示しています。この進歩により、 ハイブリッドコールドプレート 高出力 AI チップを冷却するための優れたオプションです。
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