AI Server Thermal Management: Ako najlepšie skombinovať termálny gél a termálne podložky

Vďaka rýchlemu nasadzovaniu-veľkých modelov školení a aplikácií na odvodenie AI spotreba energie jednotlivých serverových kariet AI naďalej láme rekordy. Deformácia triesok, montážne tolerancie, výškové rozdiely zariadenia a predĺžená nepretržitá prevádzka predstavujú pre materiály TIM (Thermal Interface Material) náročné výzvy. Mnohí tepelní dizajnéri čelia dileme: mali by si zvoliť termálne gélové alebo termálne silikónové podložky pre komponenty vytvárajúce jadro-?

Spoliehanie sa len na jeden materiál sťažuje súčasné riešenie viacerých požiadaviek na vysokú hustotu tepelného toku, konštrukčné tolerancie, elektrickú izoláciu, hromadnú výrobu a následnú{0}}údržbu. Tieto dva materiály sa navzájom dopĺňajú; pochopenie ich aplikačných scenárov a ich správna kombinácia je kľúčom k efektívnemu riešeniu odvodu tepla.

Porovnanie základných charakteristík Thermal Gel a Thermal Silikone Pads

Termálny gél: Prispôsobuje sa hlavným zdrojom tepla, prispôsobuje montážne tolerancie
Termálny gél je polo{0}}tekutý, želé-materiál, ktorý podporuje automatizované procesy dávkovania. Pod tlakom voľne tečie, aby vyplnil medzery a ponúka vynikajúcu toleranciu pre deformáciu triesok a montážne tolerancie. Jeho nízke kontaktné napätie účinne chráni zariadenia, ako sú GPU a HBM.

Výhody: Dokáže vyplniť medzery s veľkosťou 0,2-2 mm, odoláva čerpaniu pri vysokých a nízkych teplotách, udržuje stabilný tepelný odpor a je vhodný pre automatizované operácie na veľkoobjemových výrobných linkách.

Nevýhody: Obmedzený izolačný výkon, relatívne problematické opravy a prepracovanie, nevhodné na priame použitie na vysokonapäťových{0}}zariadeniach.

Hlavné aplikácie: GPU jadro, HBM pamäť, CPU a ďalšie hlavné čipové rozhrania na odvod tepla.

[Medzi GPU a studenou doskou dochádza k určitému zdeformovaniu čipu a v celkovej zostave budú kolísať tolerancie. Tepelne vodivý gél pod tlakom úplne vyplní medzery na rozhraní, eliminuje dutiny a zabráni poškodeniu pamäte HBM s nižším namáhaním. Je tiež vhodný na automatizované dávkovanie v továrňach, čím zaisťuje konzistenciu vo veľkých-objemových výrobkoch a zabraňuje teplotným výkyvom spôsobeným vysychaním a odčerpávaním tradičného silikónového tuku.]

Tepelne vodivé silikónové dosky: Izolačný nárazník, rozptyľujúci okolité zdroje tepla. Tepelne vodivé silikónové fólie sú prefabrikované elastické fóliové materiály, ktoré možno vysekávať-na vlastné veľkosti. Majú zabudovanú-elektrickú izoláciu a vlastnosti spomaľujúce horenie-, ľahko sa montujú (jednoducho nanášajú) a dajú sa ľahko rozobrať a prepracovať, vďaka čomu sú vhodné na odvádzanie tepla periférnych komponentov na doskách plošných spojov.

Výhody: Vynikajúca izolácia a odolnosť voči napätiu, poskytuje odpruženie a tlmenie nárazov, nevyžaduje žiadne špeciálne vybavenie a ľahko sa udržiava.

Nevýhody: Pevná hrúbka, slabá adaptabilita na veľké montážne tolerancie, nadmerný tlak môže poškodiť triesky, nedostatočný tlak môže spôsobiť medzery v kontakte.

Hlavné aplikácie: Napájacie moduly, MOSFETy, čipy BMC, SSD a ďalšie periférne komponenty.

[Výkonové integrované obvody, MOSFET, BMC, SSD atď. majú relatívne nižší výkon odvádzania tepla a ich výškové rozdiely sú ovládateľné. Zodpovedajúce tepelne vodivé silikónové podložky vhodnej hrúbky vypĺňajú medzery medzi komponentmi a chladičom/plášťom a súčasne dosahujú elektrickú izoláciu. Montáž je jednoduchá a budúce opravy a výmeny dosiek sú pohodlnejšie.]

Preto je rozumný celkový dizajn serverov AI: použitie tepelne vodivého gélu v oblastiach jadra na zvládnutie vysokej hustoty tepelného toku spôsobenej vysokou spotrebou energie a použitie tepelne vodivých silikónových podložiek v okrajových oblastiach na vyváženie izolácie, odpruženia a účinnosti montáže.

⚠️Tipy na výber:

Nezakrývajte celé jadro GPU tepelnými podložkami, pretože kolísanie tolerancie môže ľahko viesť k horúcim miestam a zlým spojeniam. Vyhnite sa tiež pokrytiu celej dosky tepelným gélom, pretože to plytvá zdrojmi a predstavuje izolačné riziká v oblastiach s vysokým-napätím. Výber materiálu by nemal brať do úvahy len tepelnú vodivosť; medzery, napätie, izolácia a výrobné procesy, to všetko je potrebné komplexne zvážiť.