CPU/GPU-Stacked-Cold-Plate-Kühltechnologie
Um die Wärmeprobleme von Hochleistungsrechnern und extrem großen Rechenzentren anzugehen, entwickelt Fujikura eine einzigartige gestapelte Kühlplatte als Kühlkomponente für die CPU/GPU der nächsten Generation. Kühlplatten mit Mikrokanal-Rippenstrukturen, wiederverwertbarem Wasser und Kühlmittel werden häufig zur Kühlung von Hochleistungs-CPUs/GPUs verwendet. Durch die Verwendung dünnerer Mikrokanalrippen und die Erhöhung der Anzahl der Rippen kann die Leistung der Kühlplatte verbessert werden. Allerdings ist die Dicke der Rippen durch die physikalischen Eigenschaften der Materialien und traditionelle Verarbeitungsmethoden begrenzt, sodass die Erforschung neuer Kühlplattentechnologien erforderlich ist.
Daher nutzte Fujikura fortschrittliche thermische Designmethoden, einschließlich Topologieoptimierung und Metallbindungstechnologie, um einen neuen Typ von Kühlplatte mit einer einzigartigen Struktur zu entwickeln. Diese neue Art von Kühlplatte wird durch Laminieren und Verbinden dünner Metallplatten mit einer Vielzahl kurzer Fließkanaleigenschaften durch Vakuumlöten hergestellt. Seine innere Struktur weist eine große Anzahl dreidimensionaler schmaler und kurzer Strömungskanäle mit einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten und einer größeren effektiven Wärmeübertragungsfläche pro Volumeneinheit auf.
Im Vergleich zu herkömmlichen Kühlplatten derselben Größe reduziert die neue Kühlplatte den Wärmewiderstand um mehr als 20 %, spart Platz und sorgt für eine effiziente Kühlung, was voraussichtlich zur Lösung von Kühlproblemen in verschiedenen HPC- und Rechenzentrumsanwendungen beitragen wird.
Diese Art von laminierter Kaltplatte kann in Vakuumlötanlagen hergestellt werden. Im Vakuum-Hochtemperaturofen der Anlage wird das zwischen die Metallplatten eingefüllte Metall mit niedrigerem Schmelzpunkt durch Kapillarwirkung in die Verbindungsstellen der kalten Platten geschmolzen, wodurch die sauber gestapelten mehrschichtigen Metallplatten versiegelt werden. Durch das Vakuumieren wird die Atmosphäre im Hochtemperaturofen eliminiert und die Bildung von Oxiden während des allgemeinen Lötprozesses verhindert. Wenn keine Vakuumumgebung vorhanden ist, ist Flussmittel erforderlich, um die gebildete Verbindung zu schützen. Durch den Vakuumlötprozess können extrem starke Verbindungen ohne Lötflussmittel hergestellt werden, wodurch die Sauberkeit der geschweißten Präzisionsstruktur gewährleistet werden kann.
Aufgrund der steigenden Nachfrage nach schnellerer Datenverarbeitung und komplexerer Rechenleistung steigt der Stromverbrauch von CPUs und GPUs in Rechenzentren weiter an, was die Industrie vor große Herausforderungen bei der Bewältigung der dabei entstehenden Wärme stellt. Um dieses Problem anzugehen, wendet die Industrie verschiedene technologische Strategien an, um die Leistung von Kühlplatten zu verbessern. Zu diesen Verbesserungen gehören die Optimierung wärmeleitender Materialien, die Verfeinerung der Mikrokanalstruktur im Inneren der Platte und die Verbesserung des Gesamtdesigns, um die Oberfläche im Kontakt mit der Wärmequelle zu vergrößern.
