液冷が主流になると、データセンター時代における金物放熱板の役割が進化する
AIトレーニングクラスターのシングルキャビネットの出力が50 kW、さらには100 kWを超えるにつれて、液冷技術は間違いなくデータセンターの熱放散の主役になっています。ただし、液冷の人気は、ハードウェアヒートシンクの死刑を宣告することではなく、新世代の統合された熱放散ハードウェアの需要を生み出しました。2026年、ヒートシンクは、データセンターでの液冷コンパニオン、漏れ熱吸収体、およびバックアップ熱放散の3つの役割を果たします。
コールドプレート液冷は現在最も主流の方式で、その基本構造は銅またはアルミニウムのコールドプレートがCPU/GPUの上に直接取り付けられ、内部に冷却液が流れて熱を奪うことである。しかし、チップ周辺の電源回路、メモリ、ネットワークチップは依然として主に空冷放熱に依存しており、これらの領域の放熱任務は放熱板に落ちている。そこで、「翼付きコールドプレート」が誕生した。このようなコンポーネントの本体は内部にマイクロチャネルをフライス盤した液冷コールドプレートで、コールドプレート周辺の非液冷領域はシャベル工程で直接密集したアルミニウム放熱板を伸ばし、システムファンが風を吹いて冷却する。コールドプレートとヒートシンクは同じ金属片でできているため、接触熱抵抗が完全に排除され、分割ソリューションよりもシステムのZ高さが節約されます。
浸漬液冷槽では、ヒートシンクの適用はより秘密ですが、同様に重要です。単相浸漬冷却では、冷却液は通常、冷却のためにポンプを介して外部熱交換器に循環されます。これらの外部熱交換器のコアコンポーネントは、多くの場合、銅-アルミニウムヒートシンクの大面積バンドルですが、媒体は空気から冷却液に変化します。浸漬システムの場合、ヒートシンクの設計は、気流の最適化から流体の流れの最適化に移行し、フィン間隔を3 mm以上に拡大して流体抵抗を低減し、表面を化学エッチングによって形成します。乱流を誘発し、熱伝達を強化します。実験データは、この液体-液体ヒートシンクチューブの熱伝達係数が空冷方式の20倍以上に達する可能性があることを示しています
無視できないのは、液冷システムには耐震性のパッシブ放熱バックアップが必要だということだ。ポンプが故障したり停電したりすると、コールドプレート内の冷却液が流れなくなり、チップ温度は数秒以内に急激に上昇する。「相変化蓄熱放熱板」と呼ばれる部品がコールドプレートの上に統合され始めた。アルミ放熱板と密閉キャビティに充填されたパラフィン/膨張黒鉛複合相変化材料で構成されている。通常運転時、相変化材料は固体を維持する液冷故障時、チップの熱を吸収して溶融し、3~5分の緊急窓口でチップ温度を85℃の安全線以下に制御して、バックアップポンプの起動やシステムの周波数低下に時間を稼ぐ。これらのヒートシンクは、本質的に200 J/g以上の蓄熱密度を持つ「サーマルコンデンサ」です。
データセンターで冷却されたチェス盤では、ヒートシンクは出ていませんが、液体冷却の深さと融合して、複合機能コンポーネントを進化させています。マイクロチャネル処理、シャベル歯成形、相変化材料パッケージングなどのさまざまなプロセスを同時に習得できるヒートシンクメーカーは、液体冷却時代の重要な二次サプライヤーになりつつあり、コールドプレートアセンブリ工場に高付加価値の主要な半製品を提供しています。
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