蒸気室を備えた複合マイクロチャネル液体冷却プレートの設計

通信技術の急速な発展に伴い、電子機器の熱出力も増加し続けています。製品の世代が進化するたびに、消費電力は約 30% ～ 50% 増加します。チップの熱流束密度が継続的に増加すると、チップの放熱と信頼性が直接的に制限されます。同時に、既存のコンピュータ室では消費電力が高く、容量が不十分であるため、コンピュータ室は電力供給と熱放散に対して大きなプレッシャーに直面しています。従来の空冷は、放熱ノイズが高く、エネルギー消費が高く、設置面積が大きいため、維持することが困難です。

 
これに関連して、液冷サーバーやその他の機器を備えた液冷データセンターが登場し、データセンターの冷却と放熱のための新しいソリューションを提供しています。急速に発展している間接液冷技術において、液冷プレートは単相または二相液冷システムの中核コンポーネントです。電子部品は液冷プレートの表面に取り付けられており、電子部品の熱は熱伝導によって液冷プレートに伝達される。液体冷却プレートと作動流体は、強力かつ効果的な対流熱伝達を受けます。

チップの熱性能はデバイスの寿命に関係します。研究結果によると、通信分野の電子部品の故障率は温度と指数関数的に関係しており、温度が 10 ℃上昇するごとに故障率は 2 倍になります。従来の強制空冷と比較して、液体冷却技術は放熱効果が高く、放熱経路が短くなります。新しい効率的な熱放散方法として、コンピューター室での高消費電力および高熱流束の機器の適用に関するオペレーターの問題点をより効果的に解決できます。さらに、機器の消費電力と熱流束密度の増加に伴い、強力な放熱能力、室内騒音の低減、グリーンエネルギーの節約などの液体冷却技術の利点がさらに顕著になります。

新しいタイプのベイパーチャンバー複合マイクロチャネル液体冷却プレート。従来のコールドボードと比較して、より効率的な放熱能力があり、高消費電力と高熱流束の放熱問題の解決に適しています。液冷プレートは、流路の形状に応じて、ミルドグルーブ冷却プレートとマイクロチャネル冷却プレートに分けることができます。ミルドグルーブコールドプレートは機械加工によって形成されており、加工上の制限により、その放熱能力は約 65 W/cm2 です。マイクロチャネルコールドプレートとは、通常、チャネルサイズが10-1000μmのコールドプレートを指し、主にフィン削り加工によって加工形成され、約80W/cm2の放熱能力を持っています。

通信分野では、デジタル化の進展に伴いコンピューティング能力が増大し続け、チップの熱流束密度も上昇し続けています。チップの電力密度は 3 年以内に 100 W/cm2 を超えると予想されます。高消費電力で高熱流束のチップの場合、従来のマイクロチャネル コールド ボードでは熱放散のニーズを満たすことができなくなりました。放熱のボトルネックを打破するために、VCとマイクロチャネル液冷プレートを組み合わせて、VCの急速熱拡散能力とマイクロチャネル液冷プレートの熱伝達能力を総合的に利用し、高熱流束チップの放熱問題を解決します。

均一温度プレートを備えた複合マイクロチャネル液体冷却プレートの動作原理: チップは熱を界面材料に伝達し、さらに VC の蒸発表面に伝達し、VC の均一温度特性を利用して熱の急速な拡散または移動を実現します。次に、作動流体とコールドプレートの間の対流熱伝達により、チップから発生した熱が継続的に奪われ、高熱流束チップの冷却が実現されます。