Успех прецизионных алюминиевых радиаторов в AI-вычислительных модулях

1. Проблемы применения

Мощность модулей ИИ-вычислений (ускоряющие карты GPU, блоки вывода ИИ) продолжает расти, тепловая мощность одного чипа превышает 300 Вт. Традиционные радиаторы имеют три основных проблемы: во-первых, коэффициент теплопроводности обычного литого алюминия составляет всего около 96 Вт/(м·К), высокое термическое сопротивление приводит к превышению температуры чипа, частым сбоям вычислительной мощности и снижению эффективности ИИ-расчетов; во-вторых, ИИ-оборудование должно работать в широком температурном диапазоне от -40°C до +120°C, но традиционные радиаторы обладают недостаточной жесткостью конструкции, что приводит к деформации, плохому контакту и резкому увеличению термического сопротивления в условиях вибрации и циклов нагрева-охлаждения; в-третьих, традиционные методы обработки радиаторов имеют большие отклонения в плоскостности, превышение термического сопротивления на контактной поверхности с чипом, а также плохую повторяемость размеров при массовом производстве, что не соответствует требованиям масштабной поставки ИИ-оборудования.

2. Индивидуальные решения

Объединяя характеристики охлаждения AI-устройств с нормами обработки GB/T 3880.2, компания "Юйкунь Электроникс" разработала комплексное индивидуальное решение для всего процесса:

1. Подбор материалов и оптимизация характеристик: в качестве базового материала используется алюминиевый сплав 6063 в состоянии T5/T6 с коэффициентом теплопроводности 200 Вт/(м·К), что обеспечивает сочетание теплопроводности и структурной прочности; для удовлетворения требований установки чипов AI строго контролируются механические свойства материала, гарантируя структурную стабильность радиатора в широком диапазоне рабочих температур.

2. Конструкция и технология: оптимизация параметров реберной структуры, расстояние между ребрами 2~5 мм в условиях естественной конвекции и 1~3 мм при принудительном воздушном охлаждении, толщина 1.0~1.5 мм для максимальной площади теплоотдачи; применение точного процесса вытяжки для обеспечения плоскостности основания радиатора ≤0.05 мм и снижения теплового сопротивления контакта с чипом; анодное оксидирование поверхности, увеличивающее коэффициент радиационной теплоотдачи до 0.8~0.9, что усиливает естественную способность к охлаждению.

3. Автоматизированное серийное производство: создание производственной линии с прецизионной ЧПУ-обработкой и автоматизированным контролем, обеспечивающей автоматизацию всего процесса формования ребер радиаторных пластин, плоскостной шлифовки и размерного контроля, с погрешностью размеров серийной продукции ≤±0,02 мм, соответствующей требованиям масштабной сборки АИ-оборудования.

3. Результаты реализации

Данная индивидуальная радиаторная пластина уже массово применяется в двух основных модулях вычислительной мощности AI, основные результаты следующие:

1. Теплоотвод значительно улучшен: AI-модуль вычислительной мощности с этим охлаждающим блоком снижает температуру ядра чипа на 12–18°C по сравнению с традиционными решениями при полной нагрузке, полностью устраняя проблему снижения частоты вычислений, а эффективность AI-рекогнизации повышается на 22%.

2. Соответствие условиям эксплуатации: прошел испытания на циклы холод-тепло от -40°C до +120°C и непрерывные вибрационные нагрузки без деформации структуры радиатора и значительного увеличения термического сопротивления контакта, что обеспечивает адаптацию к суровым условиям эксплуатации автомобильных и промышленных периферийных ИИ-устройств.

3. Высокая эффективность серийного производства: автоматизированная производственная линия обеспечивает выход годных радиаторов на 99,2%, повышает производительность на 45% и снижает стоимость охлаждения одного ИИ-устройства на 18%; продукция успешно прошла проверку поставщиков ИИ-оборудования и уже обеспечивает стабильные массовые поставки, что закладывает основу для расширения компании в области поставок электронных компонентов для ИИ.