Definición Central y Principio de Funcionamiento

Estructuras Principales y Procesos de Fabricación

• Placas de refrigeración con aletas raspadas / microcanales (principal para supercomputadoras): Se mecanizan o graban con precisión microcanales o aletas de 0.1-1 mm en sustratos de cobre o aluminio. Presentan grandes áreas de intercambio de calor y baja resistencia térmica (hasta 0.02 °C/W). MLCP (Paquete Integrado de Placa de Refrigeración por Microcanal) integra aún más la placa de refrigeración con el IHS del chip, eliminando la capa TIM intermedia y reduciendo la resistencia térmica en más del 40%, adecuado para GPUs/CPUs de 1500-2000 W.
• Placas de refrigeración con tubos incrustados: Se incrustan tubos de cobre en ranuras fresadas en la placa base y se sellan mediante soldadura. Los costos son aproximadamente un 30% más bajos que los tipos de microcanal, lo que los hace adecuados para nodos generales de potencia media a alta, aunque con una resistencia térmica local ligeramente mayor.
• Placas de refrigeración impresas en 3D: Producidas mediante tecnología SLM utilizando aleaciones de cobre con canales de flujo topológicamente optimizados. Se pueden personalizar canales complejos, mejorando la eficiencia de disipación de calor en un 30%, pero los altos costos de producción en masa limitan su uso a componentes de supercomputadoras personalizados.
• Placas de refrigeración sopladas / extruidas: Bajo costo y alta velocidad de producción, pero rendimiento térmico limitado; generalmente no se utilizan para chips de computación centrales.

Especificaciones Técnicas Clave y Soporte del Sistema

• Materiales: Cobre (conductividad térmica 401 W/(m·K), preferido para el intercambio de calor), aluminio (ligero y de bajo costo para componentes auxiliares). Los modelos de gama alta utilizan aleaciones de cobre-tungsteno para equilibrar la conductividad térmica y el coeficiente de expansión térmica.
• Sellado y seguridad: Doble junta tórica + soldadura fuerte al vacío, tasa de fuga < 10⁻⁶ mL/h. Equipado con sensores de presión / fuga de líquido y válvulas de apagado automático.Refrigerantes
• : Agua desionizada (bajo costo, alta capacidad calorífica específica), agua-glicol (anticongelante), fluido fluorado electrónico (aislante, para aplicaciones sensibles a fugas).CDU y control
• : Precisión de control de temperatura ±0.5 °C, caudal ajustable para evitar diferencias de temperatura excesivas entre chips.Rendimiento térmico
• : Densidad de flujo de calor hasta 100 W/cm²+, diferencia de temperatura de la superficie del chip < 5 °C.Aplicaciones Típicas de SupercomputadorasSummit / Sierra (Oak Ridge / Lawrence Livermore National Laboratory, EE. UU.)

: Adopta refrigeración híbrida con refrigeración directa para todas las CPUs y GPUs. Las placas de refrigeración manejan el 90% de la carga térmica. La temperatura del agua de refrigeración supera los 40 °C, lo que reduce considerablemente el consumo de energía del sistema.

• Supercomputadoras domésticas de exaescala de nueva generación (por ejemplo, modelos de seguimiento de Sunway, Tianhe): Utilizan ampliamente la refrigeración líquida por placa fría. Algunas adoptan MLCP y refrigeración bifásica (absorción de calor por ebullición de fluidos de cambio de fase), mejorando aún más la eficiencia de refrigeración y reduciendo el consumo de energía de la bomba en un 30%-60%.
• Desafíos y Tendencias de DesarrolloCosto y fabricación

: Los microcanales y MLCP requieren una precisión de mecanizado extremadamente alta, y el rendimiento afecta directamente al costo.

• Mantenimiento: La operación a largo plazo requiere alta pureza del refrigerante y tuberías limpias para prevenir la corrosión y el ensuciamiento.
• Tendencias: Integración de placas de refrigeración y empaquetado de chips, refrigeración bifásica, soluciones híbridas de inmersión + placa fría, y control predictivo basado en IA para el flujo y la temperatura de la CDU.