В 2024 году мировой рынок охлаждения центров обработки данных превысил20 миллиардов долларови, по прогнозам, достигнет48 миллиардов долларов к 2030 году.
Единственным драйвером этого роста являетсявзрывной рост энергопотребления серверов искусственного интеллекта.
- Традиционная мощность сервера: 300–500 Вт.
- Сервер графического процессора NVIDIA H100:10 000 Вт+ за единицу
- Предел воздушного охлаждения: ~ 1000 Вт/ед.
- Производительность жидкостного охлаждения:5 000–20 000 Вт/ед.легко обрабатывается
Воздушное охлаждение достигло своего физического предела. Жидкостные охлаждающие пластины (LCP) стали стандартным решением для охлаждения высокопроизводительных серверов.
Обработка жидкостно-холодных пластин на станке с ЧПУ является одним из самых сложных компонентов, которые Trumony освоила за 19 лет.
В этой статье систематически рассматривается логика обработки CNC-плит для серверного жидкостного охлаждения — от проектирования конструкции и выбора материалов до проблем обработки и контроля качества.
АЖидкостная холодная плита (LCP)представляет собой металлическую пластину с внутренними каналами для потока. Охлаждающая жидкость (вода, водно-гликоль или специальная жидкость) циркулирует внутри, отводя тепло от процессоров, графических процессоров, модулей питания и других источников тепла.
| Метрика | Определение | Типичная цель (высокопроизводительные ИИ-серверы) |
|---|---|---|
| Термическое сопротивление | Повышение температуры на ватт тепла | < 0,05 °С/Вт |
| Падение давления | Потеря давления текущей жидкости | < 30 кПапри стандартной скорости потока |
Эти два показателя взаимно ограничены: более плотные микроканалы снижают тепловое сопротивление, но резко увеличивают перепад давления, что требует более мощных насосов.
Точность обработки на станках с ЧПУ напрямую определяет, будут ли достигнуты эти цели.
Самое распространенное решение с ЧПУ. Каналы потока фрезеруются непосредственно в алюминиевых или медных пластинах, а затем герметизируются крышкой посредством пайки или диффузионной сварки.
- Преимущества: гибкость конструкции, возможность индивидуальной настройки, высокая точность.
- Типичные размеры канала: ширина 1–5 мм, глубина 1–10 мм.
- Задача ЧПУ: чрезвычайно высокая вертикальность боковин при большом соотношении глубины к диаметру
Ширина канала< 1 мм, до 0,2–0,5 мм, широко используется в высокопроизводительных охладителях графических процессоров и модулей питания.
- Преимущества: большая площадь теплообмена, сверхнизкое термическое сопротивление.
- Задача ЧПУ: требуются сверхтонкие инструменты (диаметром 0,3–0,5 мм); критический контроль вибрации
- Оборудование: высокоскоростные прецизионные обрабатывающие центры, быстроходные шпиндели.> 20 000 об/мин
Плотные наборы штифтов (диаметром 1–3 мм), обработанные на опорной пластине; Охлаждающая жидкость обтекает штифты, что усиливает турбулентную передачу тепла.
- Преимущество: эффективность теплопередачи на 20–40 % выше, чем у канальных типов, при том же перепаде давления.
- Процессы: фрезерование с ЧПУ или электроэрозионная обработка.
Алюминиевая фольга сворачивается в ребра, а затем припаивается к проточным каналам, что характерно для мощных модулей IGBT.
- Роль ЧПУ: в основном обработка рамы
- Задача сварки:процент пустот при пайке < 5%
- 6061‑Т6: лучшие общие характеристики, хорошая обрабатываемость, низкий риск коробления
- 6063‑Т5: для экструзии; предпочтителен для сложных профилей
- 1060 чистый алюминий: наивысшая теплопроводность (> 200 Вт/м·К), меньшая прочность; идеально подходит для тонкостенных и высокотемпературных применений
Превосходная теплопроводность; идеально подходит для прямого контакта со стружкой с высоким тепловым потоком.
- Снизу (контакт CPU/GPU): медная вставка (максимальная теплопередача)
- Основная рама: алюминиевый сплав (снижение веса)
- Соединение: запрессовка + термопаста или диффузионная сварка.
Толщина стенки обычно0,8–2 мм; легко деформируется под действием режущих сил.
Элементы управления Трумони:
- Крепление вакуумного патрона или начинка из легкоплавкого сплава во избежание деформации зажима
- Черновая обработка с0,3 ммзапасы; естественное старение за 24 часа до отделки
- Конечная глубина реза≤ 0,1 мм; скорость подачи снижена до 30% от нормальной
- Глубокие канавки:подача СОЖ под высоким давлением (> 30 бар)для предотвращения повторной резки стружки
- Микроканалы: обработаныцех с контролируемой температурой (±1 °C)для устранения тепловых искажений
Плоскостность уплотнительных поверхностей основания и крышки напрямую влияет на герметичность.
Возможности Трумони:плоскостность0,005 ммпосле прецизионного шлифования, отвечающего требованиям диффузионной сварки.
В входных/выходных портах используется резьба NPT/G (BSPP) или специальные быстроразъемные соединения с жесткими требованиями к точности.
Запрещается сколы внутри проточных каналов (риск повреждения насоса или засорения микроканалов).
Процесс очистки Трумони:
- Ультразвуковая чистка (40 кГц, 15 мин)
- Продувка воздухом под высоким давлением (0,5 МПа, циклическое переключение всех портов)
- Промывка деионизированной водой
- Эндоскопическое обследование
- Испытание давлением (2× рабочее давление, выдержка 30 мин)
Обнаружение утечек гелиевого масс-спектрометра:< 1×10⁻⁹ Па·м³/с
Блок нагревателя + датчики температуры для проверки характеристик термического сопротивления.
Расходомер + датчик перепада давления для подтверждения отсутствия засорения или деформации внутренних каналов.
- 22 года опыта точной обработки с ЧПУ
- Полный процесс: фрезерование на станке с ЧПУ → очистка → вакуумная пайка / FSW → обработка поверхности → тестирование.
- Микроканальная точность, высокая плоскостность, отсутствие утечек, высокая чистота.
- Обслуживание клиентов по охлаждению серверов, промышленной электронике и медицинскому оборудованию в США, Германии и по всему миру.
- Серверы искусственного интеллекта и высокопроизводительные вычисления (HPC)
- Системы жидкостного охлаждения ЦОД
- Силовая электроника электромобиля и управление температурой аккумулятора
- Промышленные силовые модули и медицинское оборудование
-
Прямое жидкостное охлаждение (DLC)
Охлаждающая жидкость подается непосредственно на заднюю поверхность чипа; термическое сопротивление уменьшено на>50%.
-
Двухфазное охлаждение
Фазовый переход от жидкости к пару поглощает тепло; эффективность3–5×однофазное жидкостное охлаждение.
-
Погружное охлаждение
Весь сервер погружен в диэлектрическую жидкость; точная обработка внутренних распределительных коллекторов остается критически важной.
✅Возможность тестирования на утечки
Должно быть герметичное испытательное оборудование; гелиевый масс-спектрометр предпочтителен для высокотехнологичных приложений.
✅Микроканальная точность
Требовать проверки ширины канала (данные SPC);Кпк ≥ 1,33.
✅Внутренний контроль чистоты
Полная ультразвуковая чистка + эндоскопический осмотр с отслеживаемыми записями.
✅Возможность сварки
Собственный или стабильный партнер по пайке алюминия/сварке трением с перемешиванием.
✅Возможность термического тестирования
Возможность предоставить проверенные данные о термическом сопротивлении.
Жидкостная охлаждающая пластина может выглядеть как простая «металлическая пластина с канавками», но она объединяет в себе материаловедение, механику жидкости, точное производство и контроль качества.
Благодаря быстрому расширению вычислительной инфраструктуры искусственного интеллекта жидкостные охлаждающие пластины станут одной из самых быстрорастущих категорий прецизионных компонентов в течение следующих пяти лет.
Трумони— 19 лет занимается прецизионной обработкой на станках с ЧПУ — обеспечивает изготовление пластин с жидкостным охлаждением на заказ для клиентов по охлаждению серверов, промышленной электроники и медицинского оборудования по всему миру.
