Quand le refroidissement liquide devient courant : le rôle évolutif des dissipateurs thermiques matériels à l'ère des centres de données
Avec la puissance des armoires individuelles des clusters de formation IA dépassant 50 kW, voire 100 kW, la technologie de refroidissement liquide est sans aucun doute devenue le protagoniste de la dissipation thermique des centres de données. Cependant, la popularité du refroidissement liquide n'est pas une condamnation à mort pour les dissipateurs thermiques matériels, mais a plutôt engendré la demande d'une nouvelle génération de matériel de dissipation thermique intégré. En 2026, les dissipateurs thermiques jouent le triple rôle de refroidissement liquide, d'autres absorbeurs de fuites thermiques importants et de dissipation thermique de secours dans les centres de données.
Le refroidissement liquide par plaque froide est la solution la plus courante à l'heure actuelle. Sa structure de base est la suivante : une plaque froide en cuivre ou en aluminium est directement fixée au CPU / GPU, et le flux interne de liquide de refroidissement emporte la chaleur. Cependant, le circuit d'alimentation électrique, la mémoire et la puce réseau autour de la puce reposent toujours principalement sur le refroidissement par air pour dissiper la chaleur, et la tâche de dissipation de la chaleur dans ces zones incombe au dissipateur thermique. Par conséquent, une "plaque froide avec ailettes" a vu le jour. Le corps principal de ce type de composant est une plaque froide refroidie par liquide avec des microcanaux fraisés à l'intérieur, tandis que la zone non refroidie par liquide autour de la plaque froide prolonge directement un dissipateur thermique en aluminium dense à travers le processus de la dent de la pelle, qui est refroidie par le ventilateur du système. La plaque froide et le dissipateur thermique sont faits du même morceau de métal, ce qui élimine complètement la résistance thermique de contact et économise la hauteur Z du système par rapport à la solution fractionnée.
Dans les réservoirs de refroidissement liquide immergés, l'application de dissipateurs thermiques est plus subtile mais tout aussi critique. Dans le refroidissement par immersion monophasé, le liquide de refroidissement est généralement pompé vers un échangeur thermique externe pour le refroidissement. Le composant central de ces échangeurs thermiques externes est souvent un grand faisceau de tubes de dissipateur thermique en cuivre-aluminium, mais le milieu est changé d'air en liquide de refroidissement. Pour les systèmes immergés, la conception des dissipateurs thermiques est passée de l'optimisation du flux d'air à l'optimisation du flux de liquide. L'espacement des ailettes est augmenté à plus de 3 mm pour réduire la résistance au flux. La surface est gravée chimiquement pour former une micro-rainure bionique en peau de requin, qui induit des turbulences pour améliorer le transfert de chaleur. Les données expérimentales montrent que le coefficient de transfert de chaleur de ce faisceau de tubes de dissipateurs thermiques liquide-liquide peut atteindre plus de 20 fois.
On ne peut pas ignorer que le système de refroidissement liquide nécessite une dissipation thermique passive résistante aux tremblements de terre. Une fois que la pompe à eau tombe en panne ou que le courant est coupé, le liquide de refroidissement de la plaque froide cesse de couler et la température de la puce augmente brusquement en quelques secondes. Un composant appelé "dissipateur thermique de stockage de chaleur à changement de phase" a commencé à être intégré au-dessus de la plaque froide. Il se compose d'un dissipateur thermique en aluminium et d'un matériau composite de changement de phase paraffine / graphite expansé rempli dans une cavité fermée. En fonctionnement normal, le matériau de changement de phase reste solide ; lorsque le refroidissement liquide tombe en panne, il absorbe la chaleur de la puce et la fait fondre. La température de la puce est contrôlée en dessous de la ligne de sécurité de 85 ° C dans la fenêtre d'urgence de 3 à 5 minutes, afin de gagner du temps pour que la pompe de secours démarre ou que le système réduise la fréquence. Ce type de dissipateur thermique est essentiellement un "condensateur thermique" avec une densité de stockage de chaleur de plus de 200 J / g.
Sur l'échiquier du refroidissement des centres de données, les dissipateurs thermiques ne sont pas sortis, mais profondément intégrés au refroidissement liquide pour faire évoluer les composants fonctionnels composites. Les fabricants de dissipateurs thermiques qui peuvent maîtriser simultanément plusieurs processus tels que le traitement des microcanaux, la formation des dents à la pelle et l'emballage des matériaux à changement de phase deviennent des fournisseurs secondaires importants à l'ère du refroidissement liquide, fournissant des travaux clés à haute valeur ajoutée en cours pour les usines d'assemblage de plaques froides.
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