Gestion thermique du serveur AI : comment combiner au mieux le gel thermique et les coussinets thermiques

Avec le déploiement rapide d'applications de formation de modèles et d'inférence d'IA à grande échelle, la consommation électrique des cartes de serveur d'IA uniques continue de battre des records. Le gauchissement des copeaux, les tolérances d'assemblage, les différences de hauteur des appareils et le fonctionnement continu prolongé posent des défis rigoureux aux matériaux TIM (Thermal Interface Material). De nombreux ingénieurs en conception thermique sont confrontés à un dilemme : doivent-ils choisir des coussinets en gel thermique ou en silicone thermique pour les composants générant de la chaleur centrale ?

S'appuyer uniquement sur un seul matériau rend difficile de répondre simultanément aux multiples exigences de densité de flux thermique élevée, de tolérances structurelles, d'isolation électrique, de production de masse et de post-maintenance. Ces deux matériaux sont complémentaires ; comprendre leurs scénarios d’application et les combiner correctement est la clé d’une solution efficace de dissipation thermique.

Comparaison des caractéristiques de base des coussinets en gel thermique et en silicone thermique

Gel thermique : s'adapte aux sources de chaleur principales et s'adapte aux tolérances d'assemblage
Le gel thermique est un matériau semi-fluide, semblable à une gelée-qui prend en charge les processus de distribution automatisés. Sous pression, il s'écoule librement pour combler les espaces, offrant une excellente tolérance au gauchissement des copeaux et aux tolérances d'assemblage. Sa faible contrainte de contact protège efficacement les appareils tels que les GPU et les HBM.

Avantages : peut combler des espaces de 0,2-2 mm, résiste au pompage dans des conditions de cyclage à haute et basse température, maintient une résistance thermique stable et convient aux opérations automatisées sur des lignes de production à grand volume.

Inconvénients : performances d'isolation limitées, réparations et reprises relativement difficiles, impropres à une utilisation directe sur des appareils électriques à haute tension-.

Applications principales : cœur GPU, mémoire HBM, CPU et autres interfaces de dissipation thermique de la puce principale.

[Entre le GPU et la plaque froide, il y aura une certaine déformation de la puce et il y aura des fluctuations de tolérance dans l'ensemble de l'assemblage. Le gel conducteur thermique, sous pression, remplit entièrement les espaces de l'interface, élimine les vides et évite d'endommager la mémoire HBM avec une contrainte moindre. Il convient également à la distribution automatisée dans les usines, garantissant la cohérence des produits -en grand volume et évitant les dérives de température causées par le séchage et le pompage de la graisse silicone traditionnelle.]

Feuilles de silicone thermoconductrices : Tampon isolant, dispersant les sources de chaleur environnantes. Les feuilles de silicone thermoconductrices sont des feuilles élastiques préfabriquées qui peuvent être-découpées à des tailles personnalisées. Ils ont des propriétés-d'isolation électrique et ignifuges-intégrées, sont faciles à assembler (il suffit de les appliquer) et sont pratiques à démonter et à retravailler, ce qui les rend adaptés à la dissipation thermique des composants périphériques sur les cartes de circuits imprimés.

Avantages : Excellentes performances d’isolation et de tension de tenue, offrent un amortissement et une absorption des chocs, ne nécessitent aucun équipement spécial et sont faciles à entretenir.

Inconvénients : Épaisseur fixe, mauvaise adaptabilité aux grandes tolérances d'assemblage, une pression excessive peut endommager les copeaux, une pression insuffisante peut provoquer des vides de contact.

Applications principales : modules d'alimentation, MOSFET, puces BMC, SSD et autres composants périphériques.

[Les circuits intégrés de puissance, les MOSFET, les BMC, les SSD, etc. ont une puissance de dissipation thermique relativement faible et leurs différences de hauteur sont contrôlables. Des coussinets en silicone thermoconducteurs assortis d'une épaisseur appropriée comblent les espaces entre les composants et le dissipateur thermique/boîtier, tout en réalisant simultanément une isolation électrique. L'assemblage est simple et les réparations futures et les remplacements de cartes sont plus pratiques.]

Par conséquent, une conception globale raisonnable pour les serveurs IA consiste à utiliser un gel thermoconducteur dans les zones centrales pour gérer la densité de flux thermique élevée causée par une consommation d'énergie élevée, et à utiliser des coussinets en silicone thermoconducteurs dans les zones périphériques pour équilibrer l'isolation, le rembourrage et l'efficacité de l'assemblage.

⚠️Conseils de sélection :

Ne couvrez pas l'intégralité du cœur du GPU avec des tampons thermiques, car les fluctuations de tolérance peuvent facilement entraîner des points chauds et de mauvaises connexions. Évitez également de recouvrir l'intégralité du panneau de gel thermique, car cela gaspille des ressources et présente des risques d'isolation dans les zones à haute tension-. La sélection des matériaux ne doit pas uniquement tenir compte de la conductivité thermique ; les lacunes, les contraintes, l’isolation et les processus de fabrication doivent tous être pris en compte de manière globale.