Mikroişlemci Soğutma Nedenleri Ever Than Ever

Yüksek performansın sürekli olarak takip edilmesi mikroişlemci gücü sadece çipleri tutmak için baskıya neden oldu; Hızlıca, güvenilirliğe ve GPU'lara daha küçük şarjlara sahip olmak için yüzlerce watt ve mimarinin daha karmaşık hale getirilmesi gerekiyor, temel işlemcilerin ısıtılması (TDP) sadece 65 yıl önce 250 W'den fazla W'ye tırmanmak için doğrudan etkiler.

Mevcut manzara: Hava Soğutma Hakimliği ve Sınırları

Geleneksel Hava Soğutma Nasıl Çalışır

Hava soğutma, büyük miktarda çalışan sıvıları artırmak için varsayılan çözüm olarak kalır.Sıcaklıklı bir hava soğutucusu, bazen ısıtımı ile ısıtılır (TIM) ısıtılırken, yüksek çözünürlükte ısı geçişi için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ısıtılır.

Hava Soğutmalarının Güçleri ve Zayıflığı

Hava soğutma ucuz, güvenilir ve neredeyse hiçbir bakım gerektirmez, hava soğutmalarının daha büyük olması gerekir - daha büyük hayranlar veya birden fazla hayran - bu durum, hava soğutmasının etkinliği, hava sıcaklığı ve daha serin iletkenleri tarafından sınırlıdır.Inverterler daha fazla ısı, hava soğutucuları büyümeli, daha büyük hayranlar veya daha fazla hayranlar - daha yüksek tavanlar gibi yüksek sıcaklıkları - özellikle de güvenli hava sıcaklıkları ile ilgili kontrol sorunları oluşturabilir.

Yükseltler ve Hibrit Tasarımlar

Hava soğutmasını daha da zorlamak için, üreticiler buhar odaları tanıttılar - şişirme, iki fazlı ısıyı kullanan boşlukları ısı boruları yerine – ve daha büyük, yavaş-spinning hayranlarının gürültüyü azaltmak için. Bazı yüksek uç hava soğutucuları şimdi ısı performansında rakip giriş seviyesindeki sıvı soğutucular ile karşı karşıyalar, ancak yine de havadaki düşük ısı kapasitesinin temel sınırıyla karşı karşıyalar.

Sıvı Soğutma: Proven Adım Up

Sıvı Soğutma Nasıl Çalışır

Akışkantan sıvı bir serinliğe ısıtılmış ısı transferleri ısıtılır (tipik olarak, bir parça parça parçalanmış su ve boru ekli bir döngü ile bağlantı kurmak için bir ısı transferleri ısıtılır. Sistem CPU veya GPU'ya monte edilmiş bir su bloğudur, serin bir pompa, fanlar ile ısıyı havaya atmasına izin verir ve borular birbirine bağlanır.

All-in-One vs. Custom Loops

Sıvı soğutma çözümleri iki ana kategoriye girer: tüm -in-bir (AIO) soğutucular ve özel döngüler. AIO soğutucular önceden doldurulmuş, mühürlenmiş ve fan temizliğinin ötesinde bir bakım gerektirmez.Diğer taraftan, kullanıcı tarafından en fazla hava soğutucuları sağlar: özel kablolamalar için uygun fiyatlı, yüksek performanslı bir şekilde ayarlanabilir.

Performans ve Gerçek Dünya Faydaları

Donanımlarını sınıra iten meraklılar ve profesyoneller için, sıvı soğutma, sürekli olarak agresif bir şekilde oda temizliği sağlar. İyi tasarlanmış özel döngü, kayıt stüdyosu altında 300 W işlemciyi tutabilir, hava soğutması 80°C'nin altında kalmak için mücadele edebilir ve satılan ortaklar üzerinde ısı stresi azaltır. Ek olarak, sıvı soğutma daha düşük fan hızları sağlar - kayıt stüdyosunda elde edilen kayıt stüdyoları, ev tiyatroları veya ofis ortamları için önemli bir avantaj sağlar.

Geri dönüşümlü ve bakım

Avantajlarına rağmen, sıvı soğutma dezavantajları olmadan değildir. AIO soğutucular sonlu bir yaşam süresine sahiptir: pompa başarısız olabilir veya serinleştirici, küvetli performansı azaltır 80 $ 200, özel bir döngü kolayca zaman gerektirir: en iyi 300 $ tasarruf sağlar, soğutmak, en soğuk havayı önlemek için performans kazanır.

Sunın Ötesinde: Gelişen ve Deneysel Soğutma Teknolojileri

Su bazlı sıvı soğutma yüksek performanslı piyasaya hükmedirken, araştırmacılar ve mühendisler daha büyük verimlilik, daha küçük form faktörleri veya daha düşük çevresel etkiler vaat eden alternatifler keşfediyorlar. Bu teknolojiler olgunlukların çeşitli aşamalarında, laboratuvar prototiplerinden niş ticari ürünlere kadar.

Faz-Değişme Soğutma (İki-Phase Evaporators)

Faz değişikliği soğutma, buharlı ısının geç ısısından faydalanıyor - bir sıvıyı bir gaza dönüştürmek için gerekli olan enerji - sürekli bir sıcaklıkta çok miktarda ısı absorbe etmek için.Bu, ısı borularının ve buhar odasının arkasındaki prensiptir, ancak ısı ve sıvıya geri dönüş yapan iki fazlı soğutma sistemleri daha da yüksek ısı transferleri elde edebilir.Bu yöntem, bir soğutucu veya dielektrikli sıvıyağlı ısıtılır.

Immersion Soğutma

Immersion soğutma, ısı parçaları veya hayranları için ihtiyaç duyulan sıvıya, daha sonra tankın kapağına pompalanan bir ısı değiştiricisi ilerleyici bir şekilde bir adım daha ileri gider.Immersion soğutma, sıvı ve su gibi dolaşımlar ve iki aşamalı immersion, ısınıcıları ve buharları korumak için kullanılan ısı değiştiricileri için daha yüksek ısıtılır.

Termoelektrik Soğutma (Peltier Cihazları)

Termoelektrik soğutucuları (TECs) Peltier etkisini kullanır: Mevcut bir çift farklı yarı iletkenler, ısı bir tarafta absorbe edilir ve diğer tarafta TEC yer alır. CPU ve ısıtılır veya sıvı soğutucu, ısının aynı zamanda ısındığı ısı, ısındığı ısınır, potansiyel olarak aşağıdaki ortamlara ulaşır. TECs aşırı ısıtılır ve bazı uzman endüstriyel uygulamalarda dikkatli olurlar.

Kompucu ve Jet Impingement

Kompucu soğutma, sıcak yüzeyi vuran yüksek damlacıklara atomizasyonunu içerir ve durgunluğa yakın ısı transferleri yapar.Bu çalışma, elektrikli araçlar ve radar sistemlerindeki IGBTs gibi yüksek enerjili elektronikler için büyük bir yüzey alanı sağlar.In mikroişmanlar için, yüksek ısı transferlerini hızlandırabilir, soğutmalı yüksek ısı transferlerini hızlandırır.For microprocessors, spreyi, Georgia W /cm2, fardaki tüm zorluklar için kullanılan yüzeysel zorluklarını sağlar.

Gelişmiş Malzemeler: Graphene, Karbon Nanotüpler ve Elmas

En iyi soğutma döngüsü, silikondan ne kadar hızlı ısınabileceğinin sınırlı. Sıcaklık arabirimlerini geliştirmek ve ısı yayılımları araştırma alanında kritik bir alandır. Graphene, karbon atomlarının tek bir katmanı, 5000 W /m·K - 10 kat daha fazla bakırın iletkenliği ile birlikte, bazı yüksek frekanslı makinelerde zaten yüksek oranda daha fazla oranda kullanılabilir. Araştırmacılar, bu tür bir şekilde kompozit TIM'ler ile dolu bir şekilde çalışır ve daha yüksek çözünürlükte kalır.

Data Center Soğutma: Milyar Dolarlık Sınırı

Tüketici soğutma meydan okumaları manşetleri alırken, veri merkezi endüstrisi, yıllar boyunca gerçek bir inovasyon şoförüdür. Amazon, Google, Microsoft ve diğerleri doğal su soğutmasını korumak için çok sayıda enerji harcıyorlar.Google, soğutma ve sıvı soğutma sistemleri yüksek performanslı sistemlerde (HPC) yaygın olarak kullanılıyor.Bu sayede, soğutma sistemleri, yüksek performanslı bir soğutma sistemleri ile doğrudan ısıtılır.

Yazılım ve Şirketware Entegrasyon: Akıllı Termal Yönetim

Soğutma sadece donanımla ilgili değildir; aynı zamanda akıllı kontrole bağlıdır. Modern anneboards ve işletim sistemleri, fan eğrilerini, pompa hızlarını ve işlemci gücünü gerçek zamanlı sıcaklık okumalarına göre sınırlar. Machine learning algoritmaları, Data center'da soğutmayı tahmin etmek ve proaktif olarak yönetmek için kullanılır. Örneğin, Google'ın DeepMind AI, veri merkezlerindeki soğutma enerji tüketimini dinamik olarak kontrol eden fanlar ve HVAC ile soğutma sistemleri arasındaki hızları azaltır.In masaüstünde, Intel Extremeing Utility (XTU) ve AMD Ryzen Master kullanıcılarının performans ve ısıtımı dengelemesine izin verir.

Meydan okumaları: Maliyet, Güvenilirlik ve Çevre Etkisi

Gelişmiş soğutma sözlerine rağmen, birkaç engel bu teknolojiler ana akım haline gelmeden kalır. Maliyet en belirgindir: iki aşamalı sıvı döngüler ve immersion tankları hala yüksek küresel ısınma potansiyeline sahip.Reliability concerns also maintain-leaks in sıvı systems can destroyerleri many.The environment effect of coolants is another account; many fluorinated sıvı döngüler ve immersion have high global warm potential (GWP). Araştırmacılar ayrıca, sıvı sistemlerde daha fazla çevre dostu alternatifler geliştiriyorlar, çünkü hidroflorolefins (HFO) veya doğal bir fanatik pompadan istenen birçok sıvı tasarrufun daha düşük maliyetli olması gerekir.

Geleceğe bakmak: 2030'ları Ne Coola Getirecek?

Şu anda on yıldan beri baskın soğutma yöntemi tahmin etmek zordur, ancak birkaç trend açık. İlk olarak, sıvı soğutma ana akımları filtrelemeye devam edecektir. AIO soğutucular zaten oyun PC'lerinde yaygındır ve muhtemelen elektrik hasarlarını ortadan kaldırmak için fabrikaya bağlı sıvı soğutmayı görebiliriz - Bilgisayarlarda ve masaüstünde Apple'ın sunduğu şeyleri ifade eder, iki aşamalı soğutma maliyetleri daha da yaygın hale getirir.

Mikroişman soğutmanın geleceği tek bir teknoloji değil, bir tabakalı ekosistem: bütçe ve orta ölçekli sistemler için ileri hava, meraklılar için iki aşamalı ve aşırı performans ve veri merkezleri için, daha akıllı kontroller ve daha iyi malzemeler tarafından desteklenen tüm çözümler getirecek, ancak soğutma endüstrisi daha hızlı bir şekilde yenilebilir.Bir oyuncu, bir araştırmacı, ya da bir bulut sağlayıcı, bir sonraki on yıldan fazla verimli ve daha entegre olacak.