Zarządzanie temperaturą serwera AI: jak najlepiej połączyć żel termiczny i podkładki termiczne

Dzięki szybkiemu wdrażaniu-wielkoskalowych aplikacji do trenowania modeli i wnioskowania AI zużycie energii przez pojedyncze karty serwerów AI w dalszym ciągu bije rekordy. Wypaczenia wiórów, tolerancje montażowe, różnice wysokości urządzeń i długotrwała ciągła praca stanowią rygorystyczne wyzwania dla materiałów TIM (Thermal Interface Material). Wielu inżynierów zajmujących się projektowaniem termicznym stoi przed dylematem: czy wybrać podkładki z żelu termicznego czy z silikonu termicznego do elementów-generujących ciepło?

Poleganie na jednym materiale utrudnia jednoczesne spełnienie wielu wymagań związanych z dużą gęstością strumienia ciepła, tolerancjami konstrukcyjnymi, izolacją elektryczną, produkcją masową i-konserwacją. Te dwa materiały uzupełniają się; zrozumienie scenariuszy ich zastosowań i odpowiednie ich połączenie jest kluczem do skutecznego rozwiązania w zakresie odprowadzania ciepła.

Porównanie właściwości rdzenia termożelowych i termicznych podkładek silikonowych

Żel termiczny: dostosowuje się do źródeł ciepła rdzenia, dostosowuje się do tolerancji montażowych
Żel termiczny to półpłynny, galaretowaty-materiał, który umożliwia zautomatyzowane procesy dozowania. Pod ciśnieniem przepływa swobodnie, wypełniając szczeliny, oferując doskonałą tolerancję na wypaczenia wiórów i tolerancje montażowe. Niskie naprężenia kontaktowe skutecznie chronią urządzenia takie jak procesory graficzne i HBM.

Zalety: Może wypełniać szczeliny o grubości 0,2-2 mm, jest odporny na pompowanie w warunkach cyklicznych wysokich i niskich temperatur, utrzymuje stabilną odporność termiczną i nadaje się do zautomatyzowanych operacji na liniach produkcyjnych o dużej objętości.

Wady: ograniczona wydajność izolacji, stosunkowo kłopotliwa naprawa i przeróbka, nieodpowiednie do bezpośredniego użycia w urządzeniach wysokiego napięcia-.

Główne zastosowania: rdzeń GPU, pamięć HBM, procesor i inne główne interfejsy rozpraszania ciepła.

[Pomiędzy procesorem graficznym a płytą chłodzącą następuje pewne wypaczenie chipa i wystąpią wahania tolerancji w całym zespole. Żel termoprzewodzący pod ciśnieniem całkowicie wypełnia szczeliny międzyfazowe, eliminuje puste przestrzenie i pozwala uniknąć uszkodzenia pamięci HBM przy niższym naprężeniu. Nadaje się również do automatycznego dozowania w fabrykach, zapewniając konsystencję-produktów o dużej objętości i unikając dryftu temperatury spowodowanego suszeniem i wypompowywaniem tradycyjnego smaru silikonowego.]

Arkusze silikonowe przewodzące ciepło: Bufor izolacyjny, rozpraszający otaczające źródła ciepła. Arkusze silikonowe przewodzące ciepło to prefabrykowane, elastyczne materiały arkuszowe, które można-przycinać matrycowo do niestandardowych rozmiarów. Mają wbudowaną-izolację elektryczną i właściwości-ognioodporne, są łatwe w montażu (wystarczy nałożyć) oraz są wygodne w demontażu i przeróbkach, dzięki czemu nadają się do rozpraszania ciepła elementów peryferyjnych na płytkach drukowanych.

Zalety: Doskonała izolacja i odporność na napięcie, zapewnia amortyzację i amortyzację, nie wymaga specjalnego sprzętu i jest łatwy w utrzymaniu.

Wady: Stała grubość, słaba zdolność dostosowania do dużych tolerancji montażowych, nadmierny nacisk może uszkodzić wióry, niewystarczający nacisk może powodować puste przestrzenie kontaktowe.

Główne zastosowania: moduły mocy, tranzystory MOSFET, chipy BMC, dyski SSD i inne komponenty peryferyjne.

[Układy scalone mocy, MOSFET, BMC, dyski SSD itp. mają stosunkowo niższą moc rozpraszania ciepła, a różnice w ich wysokościach można kontrolować. Dopasowane termoprzewodzące podkładki silikonowe o odpowiedniej grubości wypełniają szczeliny pomiędzy elementami a radiatorem/obudową, zapewniając jednocześnie izolację elektryczną. Montaż jest prosty, a przyszłe naprawy i wymiany desek są wygodniejsze.]

Dlatego rozsądnym ogólnym projektem serwerów AI jest: użycie żelu przewodzącego ciepło w obszarach rdzenia, aby poradzić sobie z dużą gęstością strumienia ciepła spowodowaną dużym zużyciem energii, oraz użycie przewodzących ciepło podkładek silikonowych w obszarach peryferyjnych, aby zrównoważyć izolację, amortyzację i wydajność montażu.

⚠️Wskazówki dotyczące wyboru:

Nie zakrywaj całego rdzenia GPU podkładkami termicznymi, ponieważ wahania tolerancji mogą łatwo prowadzić do powstawania gorących punktów i słabych połączeń. Należy także unikać pokrywania całej płytki żelem termicznym, ponieważ powoduje to marnowanie zasobów i stwarza ryzyko izolacji w obszarach-wysokiego napięcia. Wybór materiału powinien uwzględniać nie tylko przewodność cieplną; należy kompleksowo rozważyć szczeliny, naprężenia, izolację i procesy produkcyjne.