Definição Central e Princípio de Funcionamento

Estruturas Principais e Processos de Fabricação

• Placas de resfriamento com aletas raspadas / microcanais (principal para supercomputadores): Microcanais ou aletas de 0,1 a 1 mm são usinados ou gravados com precisão em substratos de cobre ou alumínio. Eles apresentam grandes áreas de troca de calor e baixa resistência térmica (até 0,02 °C/W). O MLCP (Microchannel Cooling Plate Integrated Package) integra ainda mais a placa de resfriamento com o IHS do chip, eliminando a camada TIM intermediária e reduzindo a resistência térmica em mais de 40%, adequado para GPUs/CPUs de 1500 a 2000 W.
• Placas de resfriamento com tubos embutidos: Tubos de cobre são embutidos em ranhuras fresadas na placa base e selados por soldagem. Os custos são cerca de 30% menores do que os tipos de microcanais, tornando-os adequados para nós gerais de potência média a alta, embora com resistência térmica local ligeiramente maior.
• Placas de resfriamento impressas em 3D: Produzidas via tecnologia SLM usando ligas de cobre com canais de fluxo otimizados por topologia. Canais complexos podem ser personalizados, melhorando a eficiência de dissipação de calor em 30%, mas os altos custos de produção em massa limitam o uso a componentes de supercomputadores personalizados.
• Placas de resfriamento sopradas / extrudadas: Baixo custo e alta velocidade de produção, mas desempenho térmico limitado; geralmente não usado para chips de computação principais.

Especificações Técnicas Chave e Suporte ao Sistema

• Materiais: Cobre (condutividade térmica 401 W/(m·K), preferido para troca de calor), alumínio (leve e de baixo custo para componentes auxiliares). Modelos de ponta usam ligas de cobre-tungstênio para equilibrar condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica.
• Vedação e segurança: Duplos O-rings + brasagem a vácuo, taxa de vazamento < 10⁻⁶ mL/h. Equipado com sensores de pressão/vazamento de líquido e válvulas de desligamento automático.Líquidos de arrefecimento
• : Água deionizada (baixo custo, alta capacidade térmica específica), água-glicol (anticongelante), fluido fluorado eletrônico (isolante, para aplicações sensíveis a vazamentos).CDU e controle
• : Precisão de controle de temperatura ±0,5 °C, vazão ajustável para evitar diferenças excessivas de temperatura entre os chips.Desempenho térmico
• : Densidade de fluxo de calor até 100 W/cm²+, diferença de temperatura da superfície do chip < 5 °C.Aplicações Típicas em SupercomputadoresSummit / Sierra (Oak Ridge / Lawrence Livermore National Laboratory, EUA)

: Adota resfriamento híbrido com resfriamento direto para todas as CPUs e GPUs. As placas de resfriamento lidam com 90% da carga térmica. A temperatura da água de resfriamento excede 40 °C, reduzindo significativamente o consumo de energia do sistema.

• Supercomputadores domésticos de exaescala de nova geração (por exemplo, modelos de acompanhamento de Sunway, Tianhe): Amplamente utilizam resfriamento líquido por placa fria. Alguns adotam MLCP e resfriamento bifásico (absorção de calor por ebulição de fluidos de mudança de fase), melhorando ainda mais a eficiência de resfriamento e reduzindo o consumo de energia da bomba em 30% a 60%.
• Desafios e Tendências de DesenvolvimentoCusto e fabricação

: Microcanais e MLCP exigem precisão de usinagem extremamente alta, e o rendimento afeta diretamente o custo.

• Manutenção: A operação a longo prazo requer alta pureza do líquido de arrefecimento e tubulações limpas para evitar corrosão e incrustação.
• Tendências: Integração de placas de resfriamento e encapsulamento de chip, resfriamento bifásico, soluções híbridas de imersão + placa fria e controle preditivo baseado em IA para fluxo e temperatura da CDU.