CPU/GPU スタック型コールド プレート冷却テクノロジー

ハイパフォーマンスコンピューティングや超大規模データセンターの発熱問題に対処するため、フジクラでは次世代CPU/GPU用の冷却部品として独自の積層型冷却プレートを開発しています。高性能 CPU/GPU の冷却には、マイクロチャネル フィン構造を備えたコールド プレート、リサイクル可能な水、冷媒が広く使用されています。より薄いマイクロチャネルフィンを使用し、フィンの数を増やすことにより、コールドプレートの性能を向上させることができます。ただし、フィンの薄さは材料の物理的特性と従来の加工方法によって制限されるため、新しいコールドプレート技術を探索する必要があります。

そこでフジクラは、トポロジー最適化や金属接合技術などの高度な熱設計手法を活用し、独自構造の新型コールドプレートを開発しました。短い流路特性を持つ金属薄板を多数積層し、真空ろう付けにより接合した新しいタイプのコールドプレートです。内部構造は三次元的に細く短い流路を多数持ち、熱伝達率が高く、単位体積あたりの有効伝熱面積が大きくなります。

新しいコールドプレートは、同じサイズの従来のコールドプレートと比較して、熱抵抗を20%以上削減し、スペースを節約し、効率的な冷却を実現するため、さまざまなHPCおよびデータセンターアプリケーションにおける冷却問題の解決に貢献することが期待されています。

このタイプの積層コールド プレートは、真空ろう付け装置で製造できます。装置の真空高温炉内では、金属板の間に充填された低融点金属が毛細管現象によりコールドプレートの接合部に溶け込み、整然と積み重ねられた多層金属板を密閉します。真空引きすることで高温炉内の雰囲気を排除し、一般的なろう付け工程における酸化物の生成を防ぎます。真空環境がない場合、形成された接合部を保護するためにフラックスが必要ですが、真空ろう付けプロセスでは、ろう付けフラックスを使用せずに非常に強力な接合部を形成でき、溶接された精密構造の清浄度を確保できます。

より高速なデータ処理とより複雑なコンピューティングに対する需要の高まりにより、データセンターの CPU と GPU の消費電力は増加し続けており、そこから発生する熱を管理するという点で業界にとって大きな課題となっています。この問題に対処するために、業界はコールド プレートの性能を向上させるためにさまざまな技術戦略を採用しています。これらの改善には、熱伝導材料の最適化、プレート内のマイクロチャネル構造の改良、熱源と接触する表面積を増やすための全体的な設計の改善が含まれます。