AI COMPUTING領(lǐng)域熱管理技術(shù)方案淺析

算力的盡頭是電力。從算力、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)，到數(shù)據(jù)平臺(tái)，再到最底層的供電與散熱，每一環(huán)節(jié)都決定了AI集群能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠和高效運(yùn)行。

在設(shè)計(jì)產(chǎn)品立項(xiàng)布局前，涉及功率器件就要先規(guī)劃好散熱方案，根據(jù)功率大小和結(jié)構(gòu)空間，選擇相應(yīng)的熱管理方案。寶德(BOYD)集團(tuán)有如下圖散熱產(chǎn)品系列：

通常選用散熱器產(chǎn)品，如AC-DC，DC-DC模塊電源，功率器件主要是開關(guān)MOS，功率在300W以內(nèi)，選擇傳導(dǎo)散熱方式，導(dǎo)熱硅膠上安裝沖壓類或鋁型材散熱器就可以，這類散熱器安裝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)加工成本低，達(dá)到散熱要求即可。對(duì)于功率300W至1500W及以上產(chǎn)品，普通型材散熱器滿足不了散熱要求，再增加風(fēng)扇風(fēng)冷對(duì)流散熱方案。同時(shí)，寶德集團(tuán)提供先進(jìn)技術(shù)的VC散熱器和液冷散熱一體式解決方案。

確定散熱方案后，開始設(shè)計(jì)散熱器，主要完成散熱器外形尺寸、選用熱管材質(zhì)，VC信息、仿真熱阻、過散熱器風(fēng)量參數(shù)、TIM材料 (Thermal Interface Material) 、安裝方式等，提供仿真測(cè)試報(bào)告，制定規(guī)格書和3D圖紙資料，同時(shí)完成評(píng)估樣品價(jià)格、模具價(jià)格和成本核算；

根據(jù)設(shè)計(jì)階段參數(shù)制作完樣品，需要測(cè)試成型后的熱管、VC的Q-max，測(cè)試散熱器熱阻與風(fēng)量曲線，以及阻抗曲線，測(cè)試散熱器的壓力和力平衡，測(cè)試散熱器焊接狀況，測(cè)試散熱器抗氧化能力，溫度沖擊、溫度循環(huán)、加速壽命、氦氣測(cè)試、焊接強(qiáng)度、扣合強(qiáng)度、跌落、震動(dòng)、沖擊等可靠性試驗(yàn)；

實(shí)驗(yàn)樣品測(cè)試完成，進(jìn)入開模樣品階段，主要提供FAI (First Article Inspection) 報(bào)告，測(cè)試模具品散熱器的全尺寸，100%全檢每片出廠散熱器熱阻或者溫升，散熱器標(biāo)準(zhǔn)加工SOP和檢測(cè)流程報(bào)告，完成成品散熱器量產(chǎn)前期工作，一款新散熱器產(chǎn)品便大功告成了。

數(shù)據(jù)中心交換機(jī)產(chǎn)品技術(shù)的不斷更新升級(jí)換代，功耗增大，散熱空間卻變小，解決散熱問題難度不斷升級(jí)。比如博通交換芯片，Tomahawk 5芯片達(dá)51.2Tbps的高帶寬容量，單芯片尺寸35mmX35mm，全負(fù)荷工作功耗達(dá)800W，Tomahawk 6帶寬和功耗翻倍達(dá)102.4Tbps的帶寬容量，全負(fù)荷工作功耗達(dá)1700W。在有限的空間范圍，解決散熱問題，傳統(tǒng)散熱方案就不是很好的選擇，寶德VC (Vapor Chamber) 真空腔均熱板產(chǎn)品可以幫助解決。

VC (Vapor Chamber) 真空腔均熱板制程結(jié)構(gòu)圖，如下圖：

AI交換機(jī)功耗主要來自三方面：核心交換芯片，Serdes解調(diào)器及光模塊，例如TH6交換芯片約1700W，1.6T光模塊約40W，800G模塊約30W，每臺(tái)交換機(jī)需要32~128個(gè)光模塊，再加上電源功耗，整機(jī)功耗7~8kW，寶德液冷技術(shù)可以一次性解決MAC板及光模塊散熱問題。

• 冷板是液冷散熱器的重要部件，直接和熱源部分接觸，決定導(dǎo)熱性能好壞關(guān)鍵因素；

• 導(dǎo)熱管根據(jù)用戶產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把熱能從不同位置帶走；

• CDU是驅(qū)動(dòng)冷卻液熱交換速度和壓力，通常增減智能檢測(cè)功能，能自動(dòng)診斷故障并報(bào)警，檢測(cè)是否漏液，帶保護(hù)裝置。

液冷散熱器CDU在算力柜應(yīng)用實(shí)例：

隨著AI技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心算力需求規(guī)模不斷擴(kuò)大，未來算力設(shè)施在功耗和散熱及能源固有矛盾也一直存在。

為了節(jié)省能耗，博通推出Tomahawk 5 Bailly，Tomahawk 6-Davisson交換芯片，開發(fā)OCS交換機(jī)，直接采用光交換，省去光-電，電-光轉(zhuǎn)換功耗；光模塊采用硅光技術(shù)，單路1.6T CPO光模塊功耗可以從40W降到12W，大大降低功耗。

寶德（BOYD）以覆蓋VC、熱管、液冷冷板、CDU、整機(jī)液冷系統(tǒng)的全體系能力，為AI Computing、AI交換機(jī)、電源系統(tǒng)等設(shè)備提供可擴(kuò)展、高可靠的熱管理解決方案。

安富利評(píng)語：

寶德（BOYD）集團(tuán)作為全球散熱器領(lǐng)導(dǎo)者和行業(yè)翹楚，VC和冷板技術(shù)具有行業(yè)領(lǐng)先地位，全球布局研發(fā)中心和制造工廠，國(guó)內(nèi)上海和東莞均有工廠，產(chǎn)能充分，能快速響應(yīng)客戶需求。協(xié)助用戶做產(chǎn)品定制化服務(wù)，調(diào)試測(cè)試技術(shù)參數(shù)，滿足散熱要求。

安富利是寶德 (BOYD) 集團(tuán)授權(quán)代理商，我們專業(yè)的技術(shù)人員，可以和用戶充分確認(rèn)供電系統(tǒng)及散熱器需求，從全系統(tǒng)層面提供技術(shù)建議及解決方案，包含但不限于：

• 根據(jù)產(chǎn)品功耗和結(jié)構(gòu)空間大小，推薦合理的散熱方案，乃至于電源系統(tǒng)的優(yōu)化可能性；

  
  

• 從設(shè)計(jì)階段開始，協(xié)助客戶選擇滿足散熱性能的材料，推薦高性價(jià)比、供應(yīng)穩(wěn)定的產(chǎn)品；

  
  

• 協(xié)助客戶測(cè)試樣品，修改技術(shù)參數(shù)；

• 完善的售前售后服務(wù)保障。