Pусский 
Просмотры:3 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2026-01-15 Происхождение:Работает
Поскольку плотность мощности графического процессора резко возрастает до 700 Вт на кристалл, вероятность тепловой погрешности исчезает. Использование исключительно меди увеличивает затраты и вес стойки, в то время как чистый алюминий часто не соответствует требованиям к тепловому потоку современных кластеров искусственного интеллекта. Неспособность правильно сбалансировать эти материалы приводит к тепловому регулированию, структурным нагрузкам на серверные стойки и завышенным затратам на закупки. С инженерной точки зрения решение заключается не в выборе одного из них, а в освоении гибридных конструкций и точного производства для использования лучших свойств обоих.
В погоне за охлаждением кремния следующего поколения, такого как NVIDIA H100 или GB200, менеджеры по закупкам и инженеры сталкиваются с критической дилеммой: как справиться с растущим спросом на медь, не нарушая при этом бюджет и не нарушая пределы нагрузки на пол.
Ниже я расскажу о технических компромиссах, реалиях производства и подходе Kingka Tech к решению этой тепловой загадки.
Стратегия гибридного дизайна: сочетание медного сердечника с алюминиевым корпусом
Точность производства: проблемы ЧПУ в микроканальной геометрии
Стратегический поиск поставщиков на нестабильном рынке металлов
Почему медь по-прежнему является доминирующим выбором для интерфейса источника тепла?
Медь остается золотым стандартом для охлаждения при прямом контакте, поскольку ее теплопроводность (~398 Вт/м·К) почти вдвое превышает теплопроводность алюминия (~235 Вт/м·К). Для высокопроизводительного охлаждения графического процессора, особенно на интерфейсе кристалла, где тепловой поток наиболее сконцентрирован, медь не подлежит обсуждению, чтобы предотвратить появление локализованных горячих точек, которые вызывают немедленное дросселирование кремния. Хотя медь значительно дороже, стоимость простоя или снижения производительности вычислений в центрах обработки данных с искусственным интеллектом намного перевешивает разницу в цене на сырье.
В нашем инженерном анализе в Kingka Tech мы видим четкий порог. При плотности мощности графического процессора, превышающей 100 Вт/см⊃2;, алюминий просто не может достаточно быстро отводить тепло от источника, независимо от скорости потока.
Роль меди: она действует как «распределитель тепла», быстро перемещая тепло от небольшого кремниевого кристалла к более широким каналам жидкого хладагента.
Реальная стоимость: поскольку цены на медь потенциально достигают 10 000 долларов США за тонну, использование цельного блока меди для всей холодной пластины является финансово безответственным для крупномасштабных развертываний.
Инженерный совет:
Отдавайте приоритет медным проводам исключительно в «смачиваемой зоне» непосредственно над графическим процессором и модулями памяти. Для окружающего коллектора и монтажных кронштейнов плата за медь приносит меньшую отдачу.
Как материал охлаждающей пластины влияет на инфраструктуру центра обработки данных?
Поскольку плотность серверных стоек приближается к 100 кВт+, вес становится проблемой структурной безопасности. Медь примерно в три раза плотнее алюминия (8,96 г/см⊃3; против 2,70 г/см⊃3;), а это означает, что полностью медный контур жидкостного охлаждения может добавить сотни килограммов к одной стойке. Переведя некритичные структурные компоненты на алюминий, инженеры могут снизить общий вес холодных пластин на 40–60 %, что позволяет центрам обработки данных размещать больше вычислительных блоков на квадратный фут без усиления пола.
Недавно мы консультировались по проекту жидкостного охлаждения для центров обработки данных, где клиент изначально запросил полностью медные охлаждающие пластины.
Проблема: расчетный вес стойки превышал предельную нагрузку на фальшпол объекта.
Решение: Мы перепроектировали сборку. Микроканалы активного охлаждения остались медными, а вот крышка коллектора и монтажная рама были изготовлены из высокопрочного алюминиевого сплава.
Можно ли надежно и без протечек соединить медь и алюминий?
Да, но для предотвращения гальванической коррозии и обеспечения структурной целостности требуются специальные производственные процессы. Гибридная охлаждающая пластина с медным сердечником для поглощения тепла и алюминиевым корпусом для распределения жидкости обеспечивает оптимальный баланс производительности, веса и стоимости. Kingka Tech использует передовые методы сварки трением с перемешиванием (FSW) и вакуумной пайки для создания монолитной связи между этими разнородными металлами, обеспечивая долговечность в средах с высоким расходом.
В недавнем проекте высокочастотного торгового сервера тепловая нагрузка была экстремальной.
Конструкция: мы разработали медную вставку с технологией Skived Fin (большая площадь поверхности), которая устанавливается непосредственно на ASIC.
Интеграция: этот медный сердечник был встроен в алюминиевое шасси, обработанное на станке с ЧПУ.
Результат: решение эффективно управляло плотностью мощности графического процессора, сохраняя при этом вес отдельной охлаждаемой пластины менее 500 г, что удовлетворяло требованиям испытаний на вибрацию и ударную нагрузку при транспортировке заполненных стоек.
Ключевое соображение: при смешивании металлов необходимо тщательно контролировать химический состав охлаждающей жидкости с помощью ингибиторов или металлы должны быть электрически изолированы, чтобы алюминий не действовал как анод и не подвергался коррозии.
Как выбор материала влияет на сложность изготовления проточных каналов?
Создание внутренних микроканалов, необходимых для эффективной теплопередачи, требует точности многоосного станка с ЧПУ. Медь «клейкая» и ее трудно обрабатывать, что приводит к более быстрому износу инструмента и увеличению продолжительности цикла, тогда как алюминий позволяет добиться более высоких скоростей обработки и сложной геометрии коллекторов. Kingka Tech использует многоосные обрабатывающие центры с ЧПУ для создания сложных внутренних путей потока, которые оптимизируют сопротивление потоку и эффективность теплопередачи, независимо от выбранного материала.
Дизайнеры часто упускают из виду взаимосвязь между осуществимостью производства и динамикой жидкости.
Медь: лучше всего подходит для прямых ребер высокой плотности (с зазором 0,1–0,3 мм), созданных с помощью заточки или проволочной электроэрозионной обработки.
Алюминий: идеально подходит для сложных распределительных коллекторов, которые равномерно пропускают воду через медные ребра.
Наше учреждение оборудовано для решения обеих задач. Мы часто предлагаем использовать прецизионную обработку с ЧПУ для создания элементов, вызывающих турбулентность в медной опорной пластине, разрушая тепловой пограничный слой и улучшая эффективность охлаждения на 15–20 % по сравнению с гладкими каналами.
Какой этап проверки гибридных пластин для охлаждения жидкости является наиболее важным?
Кошмарный сценарий для любого оператора ЦОД — утечка охлаждающей жидкости. Обеспечение надежности требует тщательного 100%-ного испытания на утечку гелием и испытания на выдерживание давления для проверки целостности уплотнений, паяных соединений и сварных швов. В Kingka Tech мы реализуем строгие протоколы герметичности и устойчивости к давлению, испытывая компоненты, находящиеся далеко за пределами их рабочего давления, чтобы убедиться, что они выдерживают гидравлический удар при запуске насоса и длительную эксплуатацию.
Мы не просто отправляем металл; мы поставляем проверенные тепловые решения.
Испытание давлением: обычно в 1,5–2 раза превышает рабочее давление (например, 100–150 фунтов на квадратный дюйм) в течение длительных периодов времени.
Обнюхивание гелия: обнаружение микроскопических утечек, которые могут быть пропущены при тестировании воды.
Анализ коррозии: для гибридных пластин мы проверяем целостность покрытия (например, никелирование на меди), чтобы гарантировать совместимость с конкретной смесью гликоля и воды, используемой клиентом.
Такой подход «производство прежде всего» жизненно важен при оказании помощи клиентам в переходе от воздушного охлаждения к жидкостному охлаждению в центрах обработки данных..
Как перейти от обработанного прототипа к серийному продукту?
Переход от функционального образца к массовому производству часто требует изменения производственной стратегии для контроля затрат. Хотя создание прототипов часто в значительной степени зависит от полной обработки на станках с ЧПУ, массовое производство может включать литье под давлением для алюминиевых деталей или холодную ковку для медных оснований, чтобы сократить время цикла и отходы материала. Kingka Tech специализируется на устранении этого разрыва, помогая клиентам оптимизировать свои конструкции для массового производства без ущерба для тепловых характеристик.
Этап 1 (Валидация): Полная обработка на станке с ЧПУ цельных медных блоков для телекоммуникационного клиента для быстрой проверки тепловых концепций (срок выполнения: 7–10 дней).
Этап 2 (пилотный): внедрение гибридной конструкции (Cu+Al) для снижения веса.
Этап 3 (объем): Использование оснастки для алюминиевого коллектора и автоматизированных процессов пайки для стабилизации качества и снижения себестоимости единицы продукции на 30% при объеме производства 10 тыс. штук в год.
Эта способность обеспечить высокопроизводительное охлаждение графического процессора в больших масштабах — это то, что отличает специализированную мастерскую от стратегического партнера-производителя.
Как менеджерам по закупкам следует планировать рост спроса на медь?
Поскольку дефицит поставок меди увеличивается из-за потребностей в электромобилях и сетевой инфраструктуре, обеспечение доступа к сырью имеет решающее значение. Мы советуем клиентам привлечь своего партнера-производителя на раннем этапе проектирования, чтобы зафиксировать спецификации материалов и изучить альтернативные сплавы, которые могут обеспечить лучшую стабильность цен. Kingka Tech поддерживает прочные отношения в цепочке поставок бескислородной меди высокой чистоты и алюминия для аэрокосмической отрасли, чтобы защитить наших клиентов от краткосрочной волатильности рынка.
Выбор между медью и алюминием не является бинарным. Это задача оптимизации, включающая тепловой поток, вес, динамику жидкости и бюджет.
Если вы охлаждаете устаревшее оборудование (<300 Вт), алюминия может быть достаточно.
Если вы охлаждаете кластер H100 или GB200, вам понадобится медь, но использовать ее нужно разумно.
В Kingka Tech мы не просто выполняем чертежи; мы проверяем дизайн. Независимо от того, создаете ли вы серверы нового поколения, телекоммуникационное оборудование или энергетические системы, наша команда предоставляет полный спектр услуг: от оценки тепловой осуществимости до прецизионного производства с ЧПУ и окончательных испытаний сборки.
Готовы оптимизировать свою конструкцию жидкостного охлаждения для массового производства?
Свяжитесь с нашей командой инженеров сегодня, чтобы получить обзор проектирования для производства (DFM) вашей архитектуры охлаждающей пластины. Давайте создадим решение, которое обеспечит охлаждение ваших чипов и эффективность вашей инфраструктуры.
