Microkanaal vloeistofgekoelde plaat met thermische oplossingen met dampkamer

Met de snelle ontwikkeling van communicatietechnologie neemt ook het thermische vermogen van elektronische apparaten voortdurend toe. Het stroomverbruik van elke evoluerende generatie producten neemt met ongeveer 30% tot 50% toe. De voortdurende toename van de warmtefluxdichtheid van de chip beperkt direct de warmteafvoer en betrouwbaarheid van de chip. Tegelijkertijd staat de computerruimte vanwege het hoge stroomverbruik en de onvoldoende capaciteit van de bestaande computerruimte onder grote druk op de stroomvoorziening en de warmteafvoer. Traditionele luchtkoeling is moeilijk vol te houden vanwege het hoge warmteafvoergeluid, het hoge energieverbruik en de grote voetafdruk.

In deze context zijn vloeistofgekoelde datacenters met vloeistofgekoelde servers en andere apparatuur ontstaan, die nieuwe oplossingen bieden voor de koeling en warmteafvoer van datacenters. In de zich snel ontwikkelende indirecte vloeistofkoelingstechnologie is de vloeistofkoelplaat het kernonderdeel van een enkelfasig of tweefasig vloeistofkoelsysteem. De elektronische componenten zijn bevestigd aan het oppervlak van de vloeistofkoelplaat en de warmte van de elektronische componenten wordt door warmtegeleiding overgebracht naar de vloeistofkoelplaat. De vloeistofkoelplaat en de werkvloeistof ondergaan een sterke en effectieve convectieve warmteoverdracht.

De thermische prestaties van een chip zijn gerelateerd aan de levensduur van het apparaat. Volgens onderzoeksresultaten is het uitvalpercentage van elektronische componenten op communicatiegebied exponentieel gerelateerd aan de temperatuur, waarbij het uitvalpercentage verdubbelt voor elke temperatuurstijging van 10 graden Celsius. Vergeleken met traditionele geforceerde luchtkoeling heeft vloeistofkoelingstechnologie een beter warmteafvoereffect en een korter warmteafvoerpad. Als een opkomende en efficiënte methode voor warmteafvoer kan het de pijnpunten van operators met betrekking tot de toepassing van apparatuur met een hoog energieverbruik en een hoge warmtestroom in computerruimtes effectiever oplossen. Bovendien zullen, met de toename van het energieverbruik van de apparatuur en de warmtefluxdichtheid, de voordelen van vloeistofkoelingstechnologie, zoals een sterk warmtedissipatievermogen, minder kamergeluid en groene energiebesparing, prominenter worden.

Een nieuw type dampkamercomposiet vloeistofkoelplaat met microkanalen. Vergeleken met traditionele koude platen heeft het een efficiënter warmteafvoervermogen en is het geschikter voor het oplossen van problemen met een hoog stroomverbruik en een hoge warmteflux. De vloeistofkoelplaat kan worden verdeeld in een gefreesde groefkoelplaat en een microkanaalkoelplaat, afhankelijk van de vorm van het stroomkanaal. De koude plaat met gefreesde groef wordt gevormd door machinale bewerking en als gevolg van verwerkingsbeperkingen bedraagt ​​de warmteafvoercapaciteit ongeveer 65 W/cm2. Microkanaal-koudeplaat verwijst gewoonlijk naar een koude plaat met een kanaalgrootte van 10-1000 µm, die voornamelijk wordt verwerkt en gevormd door middel van een schraapproces met vinnen, en een warmtedissipatiecapaciteit heeft van ongeveer 80 W/cm2.

Op het gebied van communicatie blijft, met de ontwikkeling van de digitalisering, de rekenkracht toenemen en blijft de warmtestroomdichtheid van chips stijgen. Er wordt verwacht dat de vermogensdichtheid van de chip binnen 3 jaar de 100 W/cm2 zal overschrijden. Voor chips met een hoog stroomverbruik en een hoge warmtestroom zijn conventionele microkanaal-koudeplaten niet langer in staat om aan de behoeften op het gebied van warmteafvoer te voldoen. Om het knelpunt van de warmtedissipatie te doorbreken, worden VC- en vloeistofgekoelde platen met microkanalen gecombineerd om volledig gebruik te maken van het snelle warmtediffusievermogen van VC en het warmteoverdrachtsvermogen van vloeistofgekoelde microkanaalplaten, waardoor het warmtedissipatieprobleem van chips met hoge warmteflux wordt opgelost.

Het werkingsprincipe van een composiet vloeistofkoelplaat met microkanalen en een plaat met uniforme temperatuur: de chip brengt warmte over naar het interfacemateriaal en verder naar het verdampingsoppervlak van VC, waarbij gebruik wordt gemaakt van de uniforme temperatuurkarakteristieken van VC om een ​​snelle diffusie of migratie van warmte te bereiken. Vervolgens neemt de convectieve warmteoverdracht tussen de werkvloeistof en de koude plaat continu de door de chip gegenereerde warmte weg, waardoor koeling van de chip met hoge warmteflux wordt bereikt.