Тел.: +86-18025912990 |Электронная почта: wst01@winsharethermal.com
Блог
Pусский
Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2025-12-16 Происхождение:Работает
Спрос на вычислительную мощность огромен. Чипы искусственного интеллекта, такие как современные графические процессоры и центральные процессоры, теперь расширяют границы возможностей. Их расчетная тепловая мощность (TDP) очень высока. Часто она превышает 700 Вт на чип. Иногда она даже приближается к 1000 Вт. Традиционные системы воздушного охлаждения не могут справиться с такой тепловой нагрузкой. Воздушное охлаждение полностью не удалось при такой плотности мощности.
Прямое жидкостное охлаждение (DTC) теперь является необходимым решением. DTC предполагает размещение охлаждающей пластины непосредственно на чипе. Это основной тренд в современных дата-центрах. Но пластина с жидкостным охлаждением нуждается в чрезвычайно эффективном тепловом интерфейсе. Этот интерфейс должен соединять маленький горячий чип с большой холодной пластиной.
Здесь на помощь приходит Он действует как основной компонент теплового распределения. Он расположен между чипом и последней охлаждающей жидкостью пластиной. модуль тепловых трубок . Этот модуль включает в себя стандартные тепловые трубки и паровые камеры (VC).
В этой статье объясняется решающая роль этих модулей тепловых трубок. Это показывает, как они используют теплообмен с фазовым переходом . Этот трансфер решает две основные проблемы. Это решает проблему высокой локальной плотности теплового потока . Это также решает проблему неравномерного тепловыделения на чипах AI.
Модули с тепловыми трубками являются превосходными устройствами теплопередачи. Они используют фазовый переход для перемещения тепла. Это делает их намного более эффективными, чем цельные металлические проводники.
Тепловые трубки работают по простому непрерывному циклу. Рабочая жидкость запечатана внутри вакуумной трубки.
Испарение (зона нагрева): тепло от чипа AI вызывает испарение жидкости. При этом поглощается большое количество тепловой энергии (скрытое тепло).
Транспорт: пар быстро перемещается по трубке в более холодную зону.
Конденсация (зона охлаждения): пар охлаждается и снова превращается в жидкость. При этом скрытое тепло передается на холодную пластину.
Возврат: жидкость возвращается в зону нагрева через фитильную структуру (капиллярное действие).
Весь процесс происходит очень быстро. Этот цикл фазового перехода дает тепловой трубке особое преимущество. Эффективная теплопроводность тепловой трубки (кефф) намного выше, чем у меди. Оно может быть от 5 до 100 раз больше.
Паровая камера (VC) — это особая форма тепловой трубки. Он спроектирован так, чтобы быть плоским и двухмерным.
VC работает по тому же принципу, что и тепловая трубка. Однако он распространяет тепло по плоскости, а не по линии. Эта функция важна для чипов AI. Эти чипы имеют концентрированные тепловые точки. VC быстро улавливает тепло из этих точек. Затем он равномерно распределяет тепло по всей верхней поверхности. Это действие подготавливает тепло для следующего этапа охлаждения.
VC гарантирует, что тепло не останется в источнике. Эта способность делает его незаменимым для современных сборок охлаждения графических процессоров.
Тепловая конструкция чипа искусственного интеллекта сталкивается с двумя основными физическими проблемами. Модули с тепловыми трубками специально разработаны для эффективного решения обеих задач.
Кристаллы графического процессора и процессора нагреваются неравномерно. Определенные функциональные блоки, например основные вычислительные ядра, выделяют интенсивное локализованное тепло.
Плотность теплового потока (Вт/см^2) в этих областях ядра экстремальна. Это могут быть сотни ватт на квадратный сантиметр. Если прямо сверху поставить стандартную холодную плиту, тепло не сможет распространяться достаточно быстро. Это приводит к быстрому росту температуры локального перехода (Tj). Высокий Tj приводит к регулированию производительности. Это также приводит к деградации материала.
Паровая камера мгновенно решает эту проблему. Базовая пластина VC контактирует с чипом. Он мгновенно улавливает сильное тепло из горячих точек. Он преобразует это тепло в пар внутри своей камеры. Этот пар быстро конденсируется на более холодных участках поверхности ВК. Этот процесс эффективно гомогенизирует тепловой поток . Вся верхняя поверхность ВК становится практически изотермической. Это предотвращает опасный локальный перегрев.
Тепло должно в конечном итоге достичь жидкого теплоносителя. Модули тепловых трубок играют роль жизненно важного моста в этом переходе.
Жидкостные охлаждающие пластины обычно представляют собой крупные компоненты. Им необходимы большие площади контакта для эффективного теплообмена. Сам чип AI небольшой. Модуль тепловой трубки является лучшим интерфейсом между этими двумя размерами. Он получает сильное тепло от маленького чипа. Затем он эффективно распределяет это тепло по большей поверхности жидкостной охлаждающей пластины.
Когда тепло передается через изотермический VC, происходят две вещи. Во-первых, подвод тепла к жидкостной охлаждающей пластине становится равномерным. Во-вторых, пластина жидкостного охлаждения может максимизировать свою собственную эффективность. Он может полностью использовать все свои внутренние каналы и ребра. Это обеспечивает наилучшую конвективную передачу тепла жидкости. Без VC или тепловых трубок пластина жидкостного охлаждения могла бы эффективно работать только непосредственно над ядром чипа.
Инженеры должны выбрать правильный тип устройства изменения фазы. Этот выбор зависит от компоновки чипа и геометрии системы.
И тепловые трубки, и VC используют один и тот же принцип. Но их геометрия диктует их наилучшее использование.
| Параметр | Паровая камера (VC) | Тепловая трубка (HP) | Лучший сценарий применения |
|---|---|---|---|
| Распространение/изотермическая способность | Отлично (быстрая плоская дисперсия) | Умеренный (лучше для направленного транспорта) | Прямой контакт с сердечником чипа с высоким потоком. |
| Структурная гибкость | Низкий (должен оставаться в основном ровным) | Высокий (может быть согнут, придан форму для обхода препятствий) | Перенос тепла на большие расстояния к удаленному радиатору. |
| Расходы | Высшее (Сложная внутренняя структура) | Нижний (стандартизированное производство труб) | |
| Применимый тепловой поток | Экстремальный ($>500 ext{Вт}/ ext{см}^2$) | От умеренного до высокого |
VC является лучшим выбором для прямого интерфейса чипа . Он лучше всего справляется с крайне неоднородным потоком. В качестве часто используются тепловые трубки проводников . Они передают рассеянное тепло к удаленной жидкостной охлаждающей пластине или теплообменнику.
Типичным решением для охлаждения ИИ является гибридный модуль. Он связывает чип с системой DTC.
Тепло должно проходить через определенную стопку материалов. В стек входят:
При проектировании необходимо сосредоточить внимание на минимизации теплового сопротивления на двух интерфейсах TIM. ВК должен иметь отличную плоскостность. Эта плоскостность необходима для идеального сопряжения как со стружкой, так и с холодной пластиной. VC действует как идеальный изотермизатор . Он превращает сложный источник тепла в простой, однородный для жидкостной охлаждающей пластины.
Модули с тепловыми трубками — это больше, чем просто тепловые двигатели. Они являются ключевыми компонентами для повышения производительности системы и обеспечения долгосрочной надежности.
Высокая эффективность модуля тепловой трубки имеет прямую выгоду для чипа.
Низкое тепловое сопротивление модуля означает, что чип работает холоднее. Это напрямую приводит к более низкой температуре перехода кристалла (T_j). Более низкий $Tj имеет решающее значение. Это позволяет чипу AI работать на более высоких тактовых частотах. Это позволяет использовать более длительные периоды повышения. Это максимизирует вычислительную производительность.
Модули с тепловыми трубками обеспечивают превосходную температурную однородность. Они эффективно удаляют горячие точки. Это удаление уменьшает максимальную разницу температур (DeltaT_max) на поверхности чипа. Снижение температурных циклов и температурных градиентов значительно снижает риск термического стресса. Это действие существенно увеличивает общий срок службы и надежность оборудования ИИ.
Разработка и производство устройств с фазовым переходом сложны.
Эффект гравитации: на стандартные тепловые трубки может влиять гравитация. Их производительность падает, если они плохо ориентированы против силы тяжести. Для обеспечения надежности конструкция сервера должна учитывать оптимальный рабочий угол тепловой трубки.
Герметизация и чистота. Тепловые трубки и виртуальные катушки требуют идеальной внутренней герметизации. Рабочая жидкость и конструкция фитиля должны быть предельно чистыми. Любой неконденсирующийся газ резко снижает эффективность. Для этого требуется высокоточная штамповка и профессиональная пайка или сварка (процессы, освоенные Winshare Thermal).
Целостность при высоком давлении: VC должен выдерживать высокое внутреннее давление при повышенных температурах. Конструкция должна быть прочной.
TDP будет продолжать расти. Отрасль движется к гибридным решениям. Эти решения включают в себя очень толстые ВК или даже микроканальные охлаждающие жидкость пластины, расположенные непосредственно над ВК. Роль компонента теплового распределения остается центральной в будущих решениях по охлаждению искусственного интеллекта.
Модуль тепловой трубки является основным компонентом управления температурным режимом. Он незаменим в современной цепочке охлаждения серверов искусственного интеллекта. Он эффективно решает фундаментальные проблемы локализованных горячих точек и затрудненного переноса тепла.
Модуль обеспечивает изотермическую поверхность. Эта поверхность необходима для того, чтобы последняя охлаждающая жидкость пластина работала с максимальной эффективностью. Поскольку TDP продолжает расти, способность VC и тепловых трубок к распределению тепла становится важной основой. Это ключ к раскрытию всего потенциала производительности прямого жидкостного охлаждения.
Winshare Thermal предлагает комплексные возможности. Мы разрабатываем и производим виртуальные катушки, специальные модули тепловых трубок и высокопроизводительные пластины с жидкостным охлаждением. Мы предлагаем интегрированные тепловые решения для самых требовательных приложений искусственного интеллекта. Свяжитесь с нами, чтобы оптимизировать тепловую архитектуру вашего сервера AI.
