Kompozytowa mikrokanałowa płyta chłodzona cieczą z rozwiązaniami termicznymi w komorze parowej
Wraz z szybkim rozwojem technologii komunikacyjnych, moc cieplna urządzeń elektronicznych stale rośnie. Zużycie energii przez każdą ewoluującą generację produktów wzrasta o około 30% do 50%. Ciągły wzrost gęstości strumienia ciepła wiórów bezpośrednio ogranicza rozpraszanie ciepła i niezawodność wiórów. Jednocześnie, ze względu na duży pobór mocy i niewystarczającą pojemność istniejącej sali komputerowej, sala komputerowa jest poddawana dużym obciążeniom w zakresie zasilania i odprowadzania ciepła. Tradycyjne chłodzenie powietrzem jest trudne w utrzymaniu ze względu na wysoki poziom hałasu związany z rozpraszaniem ciepła, wysokie zużycie energii i duże rozmiary.
W tym kontekście pojawiły się centra danych chłodzone cieczą z serwerami chłodzonymi cieczą i innym sprzętem, zapewniające nowe rozwiązania w zakresie chłodzenia i odprowadzania ciepła z centrów danych. W szybko rozwijającej się technologii pośredniego chłodzenia cieczą, płyta chłodząca ciecz jest głównym elementem jednofazowego lub dwufazowego układu chłodzenia cieczą. Elementy elektroniczne są przymocowane do powierzchni płyty chłodzącej ciecz, a ciepło elementów elektronicznych jest przenoszone do płyty chłodzącej ciecz poprzez przewodzenie ciepła. Płyta chłodząca ciecz i płyn roboczy podlegają silnemu i skutecznemu konwekcyjnemu przenoszeniu ciepła.
Wydajność cieplna chipa jest powiązana z żywotnością urządzenia. Wyniki badań wykazały, że awaryjność elementów elektronicznych w obszarze komunikacji jest wykładniczo powiązana z temperaturą, a awaryjność podwaja się na każde 10 stopni C wzrostu temperatury. W porównaniu z tradycyjnym wymuszonym chłodzeniem powietrzem, technologia chłodzenia cieczą zapewnia lepszy efekt rozpraszania ciepła i krótszą ścieżkę rozpraszania ciepła. Jako nowa i wydajna metoda rozpraszania ciepła, może skuteczniej rozwiązać problemy operatorów związane ze stosowaniem sprzętu o wysokim poborze mocy i strumieniu ciepła w pomieszczeniach komputerowych. Ponadto wraz ze wzrostem zużycia energii przez sprzęt i gęstości strumienia ciepła zalety technologii chłodzenia cieczą, takie jak duża zdolność rozpraszania ciepła, zmniejszony poziom hałasu w pomieszczeniu i oszczędzanie zielonej energii, staną się bardziej widoczne.
Nowy typ kompozytowej, mikrokanałowej płyty chłodzącej cieczą z komorą parową. W porównaniu z tradycyjnymi płytami chłodniczymi ma bardziej efektywną zdolność rozpraszania ciepła i jest bardziej odpowiednia do rozwiązywania problemów związanych z dużym zużyciem energii i rozpraszaniem ciepła przy dużym strumieniu ciepła. Płytę chłodzącą ciecz można podzielić na płytę chłodzącą z frezowanymi rowkami i płytę chłodzącą z mikrokanałami w zależności od kształtu kanału przepływowego. Płyta zimna z frezowanymi rowkami jest formowana poprzez obróbkę skrawaniem, a ze względu na ograniczenia technologiczne jej zdolność odprowadzania ciepła wynosi około 65 W/cm2. Mikrokanałowa płyta zimna zwykle odnosi się do zimnej płyty o rozmiarze kanału 10-1000 µm, która jest przetwarzana i formowana głównie w procesie skrobania żebrami i ma zdolność rozpraszania ciepła około 80 W/cm2.
W dziedzinie komunikacji, wraz z rozwojem cyfryzacji, moc obliczeniowa stale rośnie, a gęstość strumienia cieplnego chipów wciąż rośnie. Oczekuje się, że gęstość mocy chipów przekroczy 100 W/cm2 w ciągu 3 lat. W przypadku chipów o wysokim poborze mocy i strumieniu ciepła konwencjonalne płyty chłodzące z mikrokanałami nie są już w stanie sprostać wymaganiom w zakresie rozpraszania ciepła. Aby przełamać wąskie gardło w rozpraszaniu ciepła, VC i mikrokanałowe płyty chłodzone cieczą łączy się, aby kompleksowo wykorzystać zdolność szybkiego dyfuzji ciepła VC i zdolność przenoszenia ciepła mikrokanałowych płyt chłodzonych cieczą, rozwiązując problem rozpraszania ciepła przez chipy o dużym strumieniu ciepła.
Zasada działania kompozytowej mikrokanałowej płyty chłodzącej ciecz z płytką o jednolitej temperaturze: Chip przenosi ciepło do materiału interfejsu i dalej do powierzchni parowania VC, wykorzystując jednolitą charakterystykę temperaturową VC w celu uzyskania szybkiej dyfuzji lub migracji ciepła. Następnie konwekcyjny transfer ciepła pomiędzy płynem roboczym a zimną płytą w sposób ciągły odbiera ciepło wytwarzane przez chip, osiągając chłodzenie chipa o wysokim strumieniu ciepła.
