AI Server Thermal Management: Hvordan man bedst kombinerer Thermal Gel og Thermal Pads

Med den hurtige implementering af-skala modeltræning og AI-inferensapplikationer fortsætter strømforbruget af enkelte AI-serverkort med at slå rekorder. Spånforvrængning, samlingstolerancer, enhedshøjdeforskelle og langvarig kontinuerlig drift udgør strenge udfordringer for TIM-materialer (Thermal Interface Material). Mange termiske designingeniører står over for et dilemma: Skal de vælge termisk gel eller termiske silikonepuder til kernevarmegenererende-komponenter?

At stole på et enkelt materiale alene gør det vanskeligt samtidigt at imødekomme de mange krav om høj varmefluxtæthed, strukturelle tolerancer, elektrisk isolering, masseproduktion og efter{0}}vedligeholdelse. Disse to materialer er komplementære; at forstå deres anvendelsesscenarier og korrekt kombinere dem er nøglen til en effektiv varmeafledningsløsning.

Sammenligning af kerneegenskaber af termisk gel og termisk silikonepuder

Termisk gel: Tilpasser sig til kernevarmekilder, passer til monteringstolerancer
Termisk gel er et semi-flydende, gelé-lignende materiale, der understøtter automatiserede dispenseringsprocesser. Under tryk flyder den frit for at udfylde huller, hvilket giver fremragende tolerance for spånforvrængning og samlingstolerancer. Dens lave kontaktbelastning beskytter effektivt enheder som GPU'er og HBM'er.

Fordele: Kan udfylde huller på 0,2-2 mm, modstår udpumpning under høje og lave temperaturer, opretholder stabil termisk modstand og er velegnet til automatiserede operationer på højvolumenproduktionslinjer.

Ulemper: Begrænset isoleringsydelse, relativt besværlig reparation og omarbejdelse, uegnet til direkte brug på højspændingsenheder.-

Hovedapplikationer: GPU-kerne, HBM-hukommelse, CPU og andre varmeafledningsgrænseflader for hovedchip.

[Mellem GPU'en og den kolde plade er der en vis vridning af chippen, og der vil være toleranceudsving i den samlede samling. Termisk ledende gel, under tryk, fylder grænsefladehullerne fuldt ud, eliminerer hulrum og undgår at beskadige HBM-hukommelsen med lavere stress. Den er også velegnet til automatiseret dispensering på fabrikker, hvilket sikrer ensartethed i store-produkter og undgår temperaturdrift forårsaget af tørring og udpumpning af traditionelt silikonefedt.]

Termisk ledende silikoneplader: Isolerende buffer, der spreder omgivende varmekilder. Termisk ledende silikoneplader er præfabrikerede elastiske pladematerialer, der kan udstanses-til tilpassede størrelser. De har indbygget-elektrisk isolering og flammehæmmende egenskaber-, er nemme at samle (simpelthen påføres) og er praktiske at skille ad og omarbejde, hvilket gør dem velegnede til varmeafledning af perifere komponenter på printkort.

Fordele: Fremragende isolering og modstå spændingsydelse, giver støddæmpning og stødabsorbering, kræver intet specialudstyr og er nem at vedligeholde.

Ulemper: Fast tykkelse, dårlig tilpasningsevne til store montagetolerancer, for højt tryk kan beskadige spåner, utilstrækkeligt tryk kan forårsage kontakthuller.

Hovedapplikationer: Strømmoduler, MOSFET'er, BMC-chips, SSD'er og andre perifere komponenter.

[Power IC'er, MOSFET'er, BMC'er, SSD'er osv. har relativt lavere varmeafledningseffekt, og deres højdeforskelle er kontrollerbare. Matchende termisk ledende silikonepuder af passende tykkelse udfylder hullerne mellem komponenterne og kølepladen/beklædningen, samtidig med at der opnås elektrisk isolering. Samlingen er enkel, og fremtidige reparationer og pladeudskiftninger er mere bekvemme.]

Derfor er et rimeligt overordnet design for AI-servere: Brug af termisk ledende gel i kerneområder til at håndtere den høje varmefluxtæthed forårsaget af højt strømforbrug, og brug af termisk ledende silikonepuder i perifere områder for at balancere isolering, dæmpning og samlingseffektivitet.

⚠️Tip til valg:

Dæk ikke hele GPU-kernen med termiske puder, da toleranceudsving nemt kan føre til hot spots og dårlige forbindelser. Undgå også at dække hele pladen med termisk gel, da dette spilder ressourcer og udgør isoleringsrisici i områder med høj-spænding. Materialevalg bør ikke kun tage hensyn til termisk ledningsevne; huller, stress, isolering og fremstillingsprocesser skal alle overvejes grundigt.