แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบช่องไมโครพร้อมโซลูชันระบายความร้อนแบบห้องไอ

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการสื่อสาร พลังงานความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเช่นกัน การใช้พลังงานของผลิตภัณฑ์แต่ละรุ่นที่พัฒนาเพิ่มขึ้นประมาณ 30% ถึง 50% ความหนาแน่นฟลักซ์ความร้อนของชิปที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจำกัดการกระจายความร้อนและความน่าเชื่อถือของชิปโดยตรง ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากห้องคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่มีการใช้พลังงานสูงและความจุไม่เพียงพอ ห้องคอมพิวเตอร์จึงเผชิญกับแรงกดดันอย่างมากต่อแหล่งจ่ายไฟและการกระจายความร้อน การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิมเป็นเรื่องยากที่จะรักษาไว้ได้เนื่องจากมีเสียงรบกวนในการกระจายความร้อนสูง สิ้นเปลืองพลังงานสูง และมีพื้นที่ขนาดใหญ่

ในบริบทนี้ ศูนย์ข้อมูลที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวพร้อมเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวและอุปกรณ์อื่น ๆ ได้เกิดขึ้น โดยนำเสนอโซลูชั่นใหม่สำหรับการระบายความร้อนและการกระจายความร้อนของศูนย์ข้อมูล ในเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวทางอ้อมที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นองค์ประกอบหลักของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบเฟสเดียวหรือสองเฟส ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ติดอยู่กับพื้นผิวของแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลว และความร้อนของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะถูกถ่ายโอนไปยังแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยการนำความร้อน แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวและสารทำงานผ่านการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนที่แข็งแกร่งและมีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของชิปสัมพันธ์กับอายุการใช้งานของอุปกรณ์ จากผลการวิจัย อัตราความล้มเหลวของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในด้านการสื่อสารมีความสัมพันธ์แบบทวีคูณกับอุณหภูมิ โดยอัตราความล้มเหลวจะเพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศาเซลเซียส เมื่อเปรียบเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวมีผลการกระจายความร้อนที่ดีกว่าและมีเส้นทางการกระจายความร้อนที่สั้นกว่า เนื่องจากเป็นวิธีการกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นใหม่และมีประสิทธิภาพ จึงสามารถแก้ไขจุดบกพร่องของผู้ปฏิบัติงานเกี่ยวกับการใช้พลังงานสูงและอุปกรณ์ฟลักซ์ความร้อนสูงในห้องคอมพิวเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ ด้วยการใช้พลังงานของอุปกรณ์และความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนที่เพิ่มขึ้น ข้อดีของเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลว เช่น ความสามารถในการกระจายความร้อนที่แข็งแกร่ง ลดเสียงรบกวนในห้อง และการอนุรักษ์พลังงานสีเขียวจะมีความโดดเด่นมากขึ้น

แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบไมโครช่องสัญญาณแบบคอมโพสิตแบบใหม่ เมื่อเทียบกับบอร์ดเย็นแบบดั้งเดิม มีความสามารถในการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากกว่า และเหมาะสำหรับการแก้ปัญหาการใช้พลังงานสูงและปัญหาการกระจายความร้อนฟลักซ์ความร้อนสูง แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถแบ่งออกเป็นแผ่นระบายความร้อนแบบร่องและแผ่นระบายความร้อนแบบไมโครช่องตามรูปร่างของช่องการไหล แผ่นเย็นร่องที่ขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร และเนื่องจากข้อจำกัดในการประมวลผล ความสามารถในการกระจายความร้อนจึงอยู่ที่ประมาณ 65 วัตต์/ซม.2 แผ่นทำความเย็นแบบช่องไมโครมักจะหมายถึงแผ่นความเย็นที่มีขนาดช่องสัญญาณ 10-1000 µ m ซึ่งส่วนใหญ่ผ่านการประมวลผลและขึ้นรูปผ่านกระบวนการขูดครีบ และมีความสามารถในการกระจายความร้อนประมาณ 80 W/cm2

ในด้านการสื่อสาร ด้วยการพัฒนาระบบดิจิทัล พลังการประมวลผลยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง และความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนของชิปยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง คาดว่าความหนาแน่นพลังงานของชิปจะเกิน 100 W/cm2 ภายใน 3 ปี สำหรับการใช้พลังงานสูงและชิปฟลักซ์ความร้อนสูง บอร์ดเย็นไมโครช่องแบบเดิมไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการกระจายความร้อนได้อีกต่อไป เพื่อที่จะทะลุผ่านคอขวดในการกระจายความร้อน แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลว VC และไมโครช่องสัญญาณจึงถูกรวมเข้าด้วยกัน เพื่อใช้ความสามารถในการกระจายความร้อนอย่างรวดเร็วของ VC และความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบไมโครช่องสัญญาณอย่างครอบคลุม แก้ปัญหาการกระจายความร้อนของชิปฟลักซ์ความร้อนสูง

หลักการทำงานของแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบคอมโพสิตไมโครช่องที่มีแผ่นอุณหภูมิสม่ำเสมอ: ชิปจะถ่ายเทความร้อนไปยังวัสดุเชื่อมต่อและต่อไปยังพื้นผิวการระเหยของ VC โดยใช้คุณลักษณะอุณหภูมิที่สม่ำเสมอของ VC เพื่อให้เกิดการแพร่กระจายหรือการย้ายความร้อนอย่างรวดเร็ว จากนั้น การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนระหว่างของไหลทำงานและแผ่นเย็นจะดึงความร้อนที่เกิดจากชิปออกไปอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดการระบายความร้อนของชิปฟลักซ์ความร้อนสูง