1. Introducción
Con la iteración continua de los procesos de fabricación de chips semiconductores y la rápida actualización de la potencia de cálculo, la densidad de potencia de los chips de gama alta ha aumentado significativamente. Las estructuras tradicionales de disipación de calor planares están limitadas por un área de intercambio de calor fija, largas rutas de conducción de calor y alta pérdida de calor, lo que dificulta su adaptación a escenarios operativos de alta carga y alto flujo de calor. En consecuencia, los problemas comunes, como la acumulación de calor en el chip, la reducción de frecuencia y la insuficiente estabilidad operativa, se han vuelto cada vez más prominentes. En la era posterior a Moore, Huawei propuso la arquitectura jerárquica tridimensional Tau (τ), que rompe con la mentalidad tradicional del diseño de chips planares. Su principio fundamental es acortar las rutas de transmisión de señales y reducir la pérdida de transmisión a través del apilamiento tridimensional y la disposición jerárquica, mejorando la eficiencia operativa general sin depender únicamente de la reducción de procesos avanzada. Basándose en este innovador concepto de diseño, TECNOLOGÍA KENFA ha desarrollado de forma innovadora una doble capa apilada placa de refrigeración líquida Estructura de disipación de calor. Este diseño traslada las principales ventajas de la estratificación tridimensional, el acortamiento de la trayectoria de transmisión y la reducción de pérdidas al campo de la gestión térmica de chips, resolviendo eficazmente el cuello de botella de la disipación de calor de los chips de alta densidad de potencia.
2. Problemas comunes de las estructuras tradicionales de disipación de calor para chips de alta potencia
En la actualidad, las soluciones de disipación de calor de chips convencionales adoptan principalmente placas de refrigeración líquida planas de una sola capa y cámaras de vaporPara las fuentes de calor convencionales de chips con un área de contacto de 60 × 60 mm, estas estructuras planas presentan claras deficiencias técnicas. En primer lugar, el área de intercambio de calor fija de las estructuras monocapa no proporciona un margen suficiente para la generación de calor concentrado de alto flujo en chips de alta potencia, lo que resulta en una lenta difusión del calor. En segundo lugar, la disposición plana solo admite la conducción de calor unidireccional y una única vía de intercambio de calor del refrigerante, lo que conlleva una larga distancia de conducción de calor y una alta resistencia térmica general. En tercer lugar, las estructuras planas de disipación de calor tienen una baja utilización del espacio y no pueden aprovechar plenamente el potencial de disipación de calor dentro del espacio de instalación limitado. En condiciones de trabajo de alta carga, la temperatura del núcleo del chip permanece elevada, lo que restringe severamente el rendimiento máximo y la estabilidad operativa a largo plazo del chip.
3. Diseño y principio fundamental de la estructura de refrigeración líquida apilada de doble capa.
Abandonando el diseño tradicional de disipación de calor planar, la estructura de placa de enfriamiento líquido apilada de doble capa desarrollada independientemente por TECNOLOGÍA KENFA Aprovecha al máximo los conceptos de diseño fundamentales de la arquitectura Tau de Huawei, incluyendo la estratificación tridimensional, la mejora de la eficiencia multidimensional y el acortamiento de la ruta de transmisión, logrando la optimización estructural del sistema de disipación de calor del chip y adaptándose perfectamente a los requisitos de disipación de calor de los chips de alta densidad de potencia.
Dirigida a la superficie de contacto de la fuente de calor del chip estándar de 60 × 60 mm, la estructura adopta un diseño apilado de doble capa superior e inferior con canales de flujo de refrigerante que operan de forma independiente y colaborativa, logrando mejoras de rendimiento integrales en comparación con las estructuras planas monocapa tradicionales. En primer lugar, la estructura apilada tridimensional en capas aumenta considerablemente el área efectiva de intercambio de calor en un espacio limitado, superando la limitación de área de las estructuras planas y permitiendo la conducción de calor bidireccional y jerárquica para las fuentes de calor del chip. En segundo lugar, la estructura en capas acorta eficazmente la trayectoria de transmisión de calor desde el núcleo del chip al refrigerante, reduciendo la pérdida por conducción de calor y el retardo térmico, lo que es altamente consistente con la lógica central de "reducir τ y minimizar las pérdidas" de la arquitectura Huawei Tau. En tercer lugar, los canales de flujo de doble capa logran un flujo de intercambio de calor doble, mejorando significativamente la eficiencia del intercambio de calor del refrigerante, eliminando rápidamente el calor concentrado del chip y evitando la acumulación de calor local y la formación de puntos calientes.
4. Análisis de homología entre la estructura de refrigeración líquida de doble capa y la arquitectura Huawei Tau.
El principal avance de la arquitectura Huawei Tau radica en superar el cuello de botella del diseño planar bidimensional. Mediante el apilamiento tridimensional y la disposición jerárquica de los circuitos del chip, se acortan las rutas de transmisión de señales eléctricas, se reduce el retardo RC y se mejora el rendimiento general del chip y la eficiencia energética sin necesidad de procesos de fabricación avanzados.
La estructura de disipación de calor por refrigeración líquida de doble capa desarrollada porTECNOLOGÍA KENFA es altamente coherente con este concepto innovador, solo que cambia el objeto de optimización de "transmisión de señal eléctrica" a "transmisión de energía térmica". Ambos diseños comparten una lógica central idéntica: ambos abandonan los diseños planares tradicionales ineficientes y reconstruyen las rutas de transmisión de energía a través de un apilamiento jerárquico tridimensional. Al acortar la distancia de transmisión de energía (señales o calor), reducir las pérdidas de transmisión y mejorar la utilización del espacio, la eficiencia del sistema mejora significativamente. La arquitectura Huawei Tau resuelve los problemas de retardo y pérdida de la transmisión de señal eléctrica en los chips, mientras que la estructura de refrigeración líquida apilada de doble capa de KENFA TECH resuelve los problemas de resistencia térmica y acumulación de calor de la transmisión de calor en chips de alta potencia, logrando la implementación y extensión efectivas del concepto de mejora de la eficiencia jerárquica tridimensional en el campo de la gestión térmica.
5. Ventajas de la aplicación y valor de ingeniería de la estructura
En comparación con las soluciones tradicionales de refrigeración líquida de una sola capa, la doble capa apilada placa de enfriamiento estructura de TECNOLOGÍA KENFA Presenta ventajas destacadas en escenarios de chips de alta densidad de potencia. En el escenario de compatibilidad de fuentes de calor de 60 × 60 mm, la estructura reduce eficazmente la resistencia térmica general del sistema de disipación de calor, mejora notablemente la eficiencia de disipación de calor, equilibra rápidamente la temperatura superficial del chip, elimina las diferencias de temperatura en los puntos calientes y previene la atenuación del rendimiento del chip y la reducción de la frecuencia causadas por las altas temperaturas.
Gracias a la optimización de la eficiencia mediante apilamiento tridimensional, esta estructura no requiere un espacio de disipación de calor excesivo, lo que le confiere una gran adaptabilidad espacial y un coste integral controlable. Este diseño verifica la universalidad del concepto jerárquico tridimensional Huawei Tau, demostrando que la idea central del apilamiento tridimensional y el acortamiento de la ruta de transmisión no solo es aplicable al diseño de circuitos de chips, sino que también puede extenderse ampliamente a la gestión térmica de equipos electrónicos de alta gama. Proporciona una nueva solución ligera y de alta eficiencia para la optimización de la disipación de calor en chips de alta potencia y alto flujo térmico.
6. Conclusión
Con el objetivo de abordar el dilema de la disipación de calor de los chips de alta densidad de potencia, TECNOLOGÍA KENFA Se propone y diseña una estructura de placa de refrigeración líquida apilada de doble capa basada en el concepto de núcleo de apilamiento jerárquico tridimensional de la arquitectura Huawei Tau, superando el cuello de botella de rendimiento de los esquemas tradicionales de disipación de calor planares. Mediante una disposición jerárquica tridimensional, la estructura expande eficazmente el área de intercambio de calor, acorta la trayectoria de transmisión de calor, reduce las pérdidas por disipación de calor y mejora significativamente la eficiencia de disipación de calor y la estabilidad operativa de los chips en condiciones de alta carga. Este diseño permite la aplicación interdisciplinaria de conceptos innovadores de arquitectura de chips en la gestión térmica, proporcionando una idea técnica novedosa para la optimización de la disipación de calor de chips de computación de alta gama y chips industriales de alta potencia, con un alto valor de aplicación en ingeniería y una importante relevancia para la innovación tecnológica.
También puedes enviarnos un correo electrónico a king@kenfatech.com y te compartiremos más información sobre el diseño.