1. introduzione
Con la continua iterazione dei processi di produzione dei chip a semiconduttore e il rapido potenziamento della potenza di calcolo, la densità di potenza dei chip di fascia alta è aumentata in modo significativo. Le tradizionali strutture planari di dissipazione del calore sono limitate da un'area di scambio termico fissa, lunghi percorsi di conduzione del calore e un'elevata perdita di calore, che difficilmente si adattano a scenari operativi con carichi elevati e flussi di calore elevati. Di conseguenza, problemi comuni come l'accumulo di calore nei chip, la riduzione della frequenza e l'insufficiente stabilità operativa sono diventati sempre più evidenti. Nell'era post-Moore, Huawei ha proposto l'architettura gerarchica tridimensionale Tau (τ), che rompe con la tradizionale mentalità di progettazione dei chip planari. Il suo principio fondamentale è quello di accorciare i percorsi di trasmissione del segnale e ridurre la perdita di trasmissione attraverso l'impilamento tridimensionale e la disposizione gerarchica, migliorando l'efficienza operativa complessiva senza fare affidamento esclusivamente sulla miniaturizzazione avanzata dei processi. Basandosi su questo concetto di progettazione innovativo, TECNOLOGIA KENFA ha sviluppato in modo innovativo un doppio strato impilato piastra di raffreddamento a liquido Struttura di dissipazione del calore. Questo design trasferisce i principali vantaggi della stratificazione tridimensionale, dell'accorciamento del percorso di trasmissione e della riduzione delle perdite al campo della gestione termica dei chip, risolvendo efficacemente il collo di bottiglia della dissipazione del calore nei chip ad alta densità di potenza.
2. Punti critici delle strutture tradizionali di dissipazione del calore per chip ad alta potenza
Attualmente, le soluzioni di dissipazione del calore dei chip più diffuse adottano principalmente piastre di raffreddamento a liquido planari a singolo strato e camere a vaporePer le sorgenti di calore convenzionali dei chip con un'area di contatto di 60×60 mm, tali strutture planari presentano evidenti carenze tecniche. In primo luogo, l'area di scambio termico fissa delle strutture monostrato non può fornire un margine di scambio termico sufficiente per la generazione di calore concentrato ad alto flusso termico dei chip ad alta potenza, con conseguente lenta diffusione del calore. In secondo luogo, la disposizione planare supporta solo la conduzione del calore unidirezionale e un singolo percorso di scambio termico del refrigerante, il che comporta una lunga distanza di conduzione del calore e un'elevata resistenza termica complessiva. In terzo luogo, le strutture di dissipazione del calore planari hanno un basso utilizzo dello spazio e non possono sfruttare appieno il potenziale di dissipazione del calore all'interno dello spazio di installazione limitato. In condizioni di lavoro ad alto carico, la temperatura del core del chip rimane elevata, limitando gravemente le prestazioni di picco e la stabilità operativa a lungo termine del chip.
3. Progettazione e principio fondamentale della struttura di raffreddamento a liquido a doppio strato sovrapposto
Abbandonando il tradizionale design planare di dissipazione del calore, la struttura a piastre di raffreddamento a liquido a doppio strato sviluppata indipendentemente da TECNOLOGIA KENFA Sfrutta appieno i concetti di progettazione fondamentali dell'architettura Tau di Huawei, tra cui la stratificazione tridimensionale, il miglioramento dell'efficienza multidimensionale e l'accorciamento del percorso di trasmissione, realizzando un'ottimizzazione strutturale del sistema di dissipazione del calore del chip e soddisfacendo perfettamente i requisiti di dissipazione del calore dei chip ad alta densità di potenza.
Progettata per la superficie di contatto standard di 60×60 mm della sorgente di calore del chip, la struttura adotta un layout a doppio strato superiore e inferiore con canali di flusso del refrigerante indipendenti e operanti in modo collaborativo, ottenendo un miglioramento complessivo delle prestazioni rispetto alle tradizionali strutture planari a singolo strato. In primo luogo, la struttura tridimensionale a strati aumenta notevolmente l'area effettiva di scambio termico in uno spazio limitato, superando i limiti di area delle strutture planari e consentendo una conduzione del calore bidirezionale e gerarchica per le sorgenti di calore del chip. In secondo luogo, la struttura a strati accorcia efficacemente il percorso di trasmissione del calore dal nucleo del chip al refrigerante, riducendo le perdite per conduzione termica e il ritardo termico, il che è altamente coerente con la logica fondamentale di "riduzione di τ e minimizzazione delle perdite" dell'architettura Tau di Huawei. In terzo luogo, i canali di flusso a doppio strato raggiungono un doppio flusso di scambio termico, migliorando significativamente l'efficienza di scambio termico del refrigerante, rimuovendo rapidamente il calore concentrato dal chip ed evitando l'accumulo di calore locale e la formazione di punti caldi.
4. Analisi di omologia tra la struttura di raffreddamento a liquido a doppio strato e l'architettura Tau di Huawei
La principale innovazione dell'architettura Tau di Huawei consiste nel superare il limite della progettazione planare bidimensionale. Grazie all'impilamento tridimensionale e alla disposizione gerarchica dei circuiti del chip, si riducono i percorsi di trasmissione del segnale elettrico, si minimizza il ritardo RC e si migliorano le prestazioni complessive e l'efficienza energetica del chip, senza ricorrere a processi produttivi avanzati.
La struttura di dissipazione del calore a doppio strato per il raffreddamento a liquido sviluppata daTECNOLOGIA KENFA è altamente coerente con questo concetto innovativo, convertendo semplicemente l'oggetto di ottimizzazione da "trasmissione del segnale elettrico" a "trasmissione di energia termica". I due progetti condividono la stessa logica di base: entrambi abbandonano i tradizionali layout planari inefficienti e ricostruiscono i percorsi di trasmissione dell'energia attraverso una sovrapposizione gerarchica tridimensionale. Riducendo la distanza di trasmissione dell'energia (segnali o calore), diminuendo le perdite di trasmissione e migliorando l'utilizzo dello spazio, l'efficienza del sistema risulta significativamente migliorata. L'architettura Tau di Huawei risolve i problemi di ritardo e perdita della trasmissione del segnale elettrico nei chip, mentre la struttura di raffreddamento a liquido a doppio strato di KENFA TECH risolve i problemi di resistenza termica e accumulo di calore della trasmissione termica nei chip ad alta potenza, realizzando l'implementazione e l'estensione efficaci del concetto di miglioramento dell'efficienza gerarchica tridimensionale nel campo della gestione termica.
5. Vantaggi applicativi e valore ingegneristico della struttura
Rispetto alle tradizionali soluzioni di raffreddamento a liquido a strato singolo, il sistema a doppio strato impilato piastra di raffreddamento struttura di TECNOLOGIA KENFA Presenta notevoli vantaggi negli scenari con chip ad alta densità di potenza. Nello scenario di abbinamento della sorgente di calore di 60×60 mm, la struttura riduce efficacemente la resistenza termica complessiva del sistema di dissipazione del calore, migliora notevolmente l'efficienza di dissipazione del calore, bilancia rapidamente la temperatura superficiale del chip, elimina le differenze di temperatura nei punti caldi e previene l'attenuazione delle prestazioni del chip e la riduzione della frequenza causate dalle alte temperature.
Grazie al miglioramento dell'efficienza di impilamento tridimensionale, questa struttura non richiede uno spazio di dissipazione del calore eccessivo, offrendo un'elevata adattabilità spaziale e un costo complessivo controllabile. Questo progetto verifica l'universalità del concetto gerarchico tridimensionale Tau di Huawei, dimostrando che l'idea centrale dell'impilamento tridimensionale e dell'accorciamento del percorso di trasmissione non è applicabile solo alla progettazione di circuiti integrati, ma può essere ampiamente estesa alla gestione termica di apparecchiature elettroniche di fascia alta. Fornisce una nuova soluzione leggera ed efficiente per l'ottimizzazione della dissipazione del calore di chip ad alta potenza e ad alto flusso termico.
6. CONCLUSIONE
Con l'obiettivo di risolvere il problema della dissipazione del calore dei chip ad alta densità di potenza, TECNOLOGIA KENFA Il progetto propone e progetta una struttura a piastre di raffreddamento a liquido a doppio strato basata sul concetto di nucleo di impilamento gerarchico tridimensionale dell'architettura Tau di Huawei, superando il collo di bottiglia prestazionale dei tradizionali schemi di dissipazione del calore planari. Grazie alla disposizione gerarchica tridimensionale, la struttura espande efficacemente l'area di scambio termico, accorcia il percorso di trasmissione del calore, riduce le perdite di dissipazione termica e migliora significativamente l'efficienza di dissipazione del calore e la stabilità operativa dei chip in condizioni di carico elevato. Questo progetto realizza l'applicazione trasversale di concetti innovativi di architettura dei chip nella gestione termica, fornendo una nuova idea tecnica per l'ottimizzazione della dissipazione del calore di chip di potenza di calcolo di fascia alta e chip industriali ad alta potenza, con un elevato valore applicativo ingegneristico e un significativo significato di innovazione tecnica.
Potete anche scriverci all'indirizzo king@kenfatech.com e vi forniremo maggiori informazioni sulla progettazione.