Podstawowa definicja i zasada działania

Główne struktury i procesy produkcyjne

• Płyty chłodzące z płetwami/mikrokanałami (główny nurt dla superkomputerów): Mikrokanały lub płetwy o średnicy 0,1 mm są precyzyjnie obrobione lub wygrawerowane na podłożu miedzianym lub aluminiowym.MLCP (Microchannel Cooling Plate Integrated Package) dodatkowo integruje płytkę chłodzącą z chipem IHS, eliminując warstwę pośrednią TIM i zmniejszając odporność termiczną o ponad 40%, nadaje się do procesorów graficznych/CPU o mocy 1500~2000 W.
• Płyty chłodzące z wbudowanymi rurami: Rury miedziane są osadzone w frezowanych rowkach na płytce bazowej i uszczelnione spawaniem.,chociaż z nieco wyższą lokalną opornością termiczną.
• Płyty chłodzące drukowane 3D: Produkowany za pomocą technologii SLM z wykorzystaniem stopów miedzi z optymalizowanymi topologicznie kanałami przepływu.ale wysokie koszty masowej produkcji ograniczają zastosowanie do dostosowanych komponentów superkomputerów.
• Płyty chłodzące wybuchowe/ekstruowane: Niskie koszty i duża prędkość produkcji, ale ograniczona wydajność termiczna; zazwyczaj nie jest stosowana w procesorach komputerowych.

Kluczowe specyfikacje techniczne i wsparcie systemu

• Materiały: miedź (przewodność cieplna 401 W/m·K), preferowana do wymiany ciepła), aluminium (lekka i niska cena dla elementów pomocniczych).Modele wysokiej klasy wykorzystują stopy miedzi i wolframu do równoważenia przewodności cieplnej i współczynnika rozszerzania cieplnego.
• Uszczelnienie i bezpieczeństwo: Podwójne pierścienie O + spawanie próżniowe, prędkość wycieku < 10−6 ml/h. Wyposażone w czujniki ciśnienia/wycieku cieczy i zawory automatycznego wyłączania.
• Środki chłodzące: woda dejonizowana (niskie koszty, wysoka właściwość cieplna), glikol wodny (przeciwzmrożenie), płyn elektroniczny fluorowany (izolacja, dla zastosowań wrażliwych na wycieki).
• CDU i kontrola: Dokładność regulacji temperatury ±0,5 °C, regulowany przepływ w celu uniknięcia nadmiernych różnic temperatur między żetonami.
• Wydajność termiczna: Gęstość strumienia ciepła do 100 W/cm2+, różnica temperatury powierzchni chipów < 5 °C.

Typowe zastosowania superkomputerów

• Summit / Sierra (Oak Ridge / Lawrence Livermore National Laboratory, USA): Przyjąć chłodzenie hybrydowe z chłodzeniem bezpośrednim dla wszystkich procesorów i procesorów graficznych. Płyty chłodzące obsługują 90% obciążenia cieplnego. Temperatura wody chłodzącej przekracza 40 °C, znacznie zmniejszając zużycie energii w systemie.
• Superkomputery egzasowe krajowe nowej generacji (np. modele następcze Sunway, Tianhe): szeroko stosowane chłodzenie płytkowe płytką zimną.dalsza poprawa efektywności chłodzenia i zmniejszenie zużycia energii pompy o 30%~60%.

Wyzwania i trendy rozwojowe

• Koszty i produkcja: Mikrokanały i MLCP wymagają niezwykle wysokiej precyzji obróbki, a wydajność bezpośrednio wpływa na koszt.
• Utrzymanie: Długotrwała eksploatacja wymaga wysokiej czystości płynu chłodzącego i czystych rurociągów w celu zapobiegania korozji i zanieczyszczaniu.
• Trendy: Integracja płyt chłodzących i opakowań chipów, chłodzenie dwufazowe, hybrydowe zanurzenie + rozwiązania płyt chłodnych oraz sterowanie predykcyjne przepływem i temperaturą CDU oparte na sztucznej inteligencji.