Elektron jihozlarning issiqlik tarqalishining yangi texnologiyasi

Elektron asbob-uskunalarning bosqichma-bosqich miniatyurasi va aniqligi issiqlik tarqalishi muammosini keltirib chiqardi. Harorat elektron jihozlarning ishlash ko'rsatkichlariga katta ta'sir ko'rsatadi. Barqaror va uzluksiz ishlaydigan elektron chip uchun maksimal harorat kerak bo'lganda 85 ℃ dan oshmasligi kerak. Har safar yarimo'tkazgich komponentining harorati 10 ℃ ga oshganda, tizimning ishonchliligi 50% ga kamayadi. Statistik ma'lumotlarga ko'ra, elektron jihozlarning 55% dan ko'prog'i haddan tashqari harorat tufayli yuzaga keladi. An'anaviy elektron chipda sovutish uchun ishlatiladigan hajm 98% ni tashkil qiladi va faqat 2% hisoblash ishlari uchun ishlatiladi, ammo hozirgi issiqlik tarqalishi muammosini hal qilish hali ham qiyin. Yuqori harorat elektron jihozlarning ishlashiga zararli ta'sir ko'rsatadi va issiqlik tarqalishining an'anaviy usullari ma'lum cheklovlarga ega. Shu sababli, elektron jihozlarning xizmat qilish muddati va samarali ishlashini ta'minlash uchun elektron uskunalar uchun issiqlik tarqalishining yaxshiroq usullarini o'rganish va ishlab chiqish dolzarbdir.

01 Sovutish texnologiyasi An'anaviy issiqlik tarqalishi usuli bizning kundalik hayotimizda tez-tez uchraydi, chunki hozirgi rivojlanish juda etuk va printsipi oddiy, shuning uchun men bu erda takrorlamayman.

1.1 Suyuq sovutish

Suyuq sovutish issiqlik manbai orqali o'tadigan suyuqlikdan foydalanib, chip tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni shovqinsiz olib tashlaydi va yuqori issiqlik almashinuvi qobiliyatiga ega. Quyida an'anaviy to'g'ridan-to'g'ri suyuqlikni sovutish kengaytmasiga asoslangan yangi texnologiyalar bo'lgan suyuqlikni sovutishning bir necha usullari keltirilgan.

1.1.1 Mikrokanal sovutish

Mikro-kanalli sovutish - bu mikrometr darajasidagi bir nechta suyuqlik kanallarini chip ostidagi substratga yopishtirishdir, shunda suyuqlik kanal orqali oqayotganda chipning issiqligi so'riladi. Bu usul bir fazali issiqlik almashinuvini va ikki fazali issiqlik almashinuvini o'z ichiga oladi. Ularning orasida bir fazali issiqlik almashinuvining issiqlik quvvati kichik, issiqlik almashinuvi ta'siri yomon va sovutishdan keyingi harorat notekis bo'lib, haddan tashqari stressga olib keladi. Aksincha, ikki fazali issiqlik almashinuvi katta yashirin issiqlikka ega, issiqlik almashinuvi quvvati yuqori, sovutishdan keyingi harorat bir xil, katta stress hosil bo'lmaydi va ishchi suyuqlik harorati juda yuqori ko'tarilmaydi. Mikrokanalli sovutishda ikki fazali issiqlik uzatish hozirgi tadqiqot nuqtasidir. Ishchi suyuqlik sifatida past bosimli sovutgichdan foydalangan holda ikki fazali issiqlik uzatishda issiqlik tarqalish quvvati 300 Vt / sm2 dan oshishi mumkin. Tajribalar orqali Yu Zukang va boshqalar. mikrokanallarning issiqlik uzatish ko'rsatkichlarini samarali yaxshilash uchun olingan sirt hidrofilik xususiyatlar. Past issiqlik oqimi va past kirish quruqligi sharoitida super-gidrofil sirtlarning o'rtacha issiqlik uzatish koeffitsienti eng katta bo'lib, oddiy silliq yuzalarga qaraganda 64% yuqori. Hidrofilik sirtning o'rtacha issiqlik uzatish koeffitsienti oddiy silliq sirtdan 27% gacha yuqori; yuqori issiqlik oqimi va yuqori kirish quruqligi sharoitida super-hidrofil sirtning o'rtacha issiqlik uzatish koeffitsienti oddiy silliq sirtga qaraganda taxminan 80% gacha yuqori. Hidrofilik sirt odatdagi silliq sirtdan taxminan 50% yuqoriroqdir. 1-rasmda mikrokanalli sovutishning tuzilishi ko'rsatilgan.

Kritik issiqlik oqimi (CHF) mikrokanallarning ishlashiga ta'sir qiluvchi muhim parametrlardan biridir. Yuan Xudong va boshqalar CHFni tadqiq qilish jarayonini batafsil tanishtirdilar va uning ta'sir qilish mexanizmi va takomillashtirish usullarini, shuningdek, akademik doiralarda mavjud bo'lgan CHFni batafsil tanishtirdilar. Fikrlardagi farqlar. Mikrokanalning kichik o'lchamlari tufayli yo'lda qarshilik juda katta; uning tuzilishi ham sovutishga katta ta'sir ko'rsatadi va to'g'ri va parallel mikrokanallardan foydalanish katta bosim pasayishiga va harorat gradientiga olib keladi. Bu juda ko'p afzalliklarga ega. Kanallar chizilgan va ko'proq joy egallamaganligi sababli, mikrokanal sovutish yanada samarali va ixcham bo'ladi va u kichik elektron chiplar uchun ko'proq mos keladi. Odatda, ikki qavatli mikro radiator keyingi avlod elektron jihozlarining ortib borayotgan issiqlik yukini qondirishi mumkin, deb ishoniladi. Xiaogang Liu va boshqalar. mikrokanallarning ikki qavatli matritsa strukturasini (DL-M) va ikki qavatli o'zaro bog'langan matritsa strukturasini (DL-IM) taklif qildi. Radiatorning turli ko'rsatkichlarini o'rganish uchun raqamli simulyatsiya orqali ular yaxshiroq issiqlik ko'rsatkichlariga ega ekanligi isbotlangan.

Mikrokanalni sovutishda ma'lum kamchiliklar mavjud bo'lsa-da, u paydo bo'lgan muammolarni hal qilishi mumkin va rivojlanish yanada etuk. CHF bo'yicha tadqiqotlar turli xil qarashlarga ega bo'lsa-da, bu mikrokanal texnologiyasining rivojlanishiga to'sqinlik qilmaydi va kelajakdagi rivojlanish yo'nalishi ko'proq yo'naltirilgan bo'ladi. Samarali mikro-kanalli sovutishga erishish uchun CHFni qanday yaxshilash mumkin, bu turdagi issiqlik tarqalish usuli ham mashhur bo'ladi.

1.1.2 Spray sovutish Spray sovutish elektron qurilmaga gaz-suyuqlik ikki fazali purkash hosil qilish uchun suyuqlikni nozul orqali atomizatsiya qilishdir. Uning bir qismi issiqlikni yutadi va bug'lanadi, issiqlikning bir qismi esa faza o'zgarishi bilan olinadi; boshqa qismi issiqlik manbai yuzasida suyuq plyonka hosil qiladi va issiqlik suyuqlikni kuzatib boradi. Membrananing oqimi olib tashlanadi. Suyuq plyonkadagi kondensatsiyalanmagan gaz issiqlik almashinuvining buzilishini kuchaytiradi, bu elektron jihozlarning issiqlik tarqalish qobiliyatini sezilarli darajada yaxshilaydi. Spray sovutishning fazali o'zgaruvchan issiqlik issiqlik oqimi zichligi 1000 Vt / sm2 dan oshishi mumkin. Lin va boshqalar. fazali issiqlik uchun ishlaydigan suyuqlik sifatida ftoruglerod, metanol va suvdan foydalangan. Tajribalar orqali olingan maksimal issiqlik oqimi zichligi mos ravishda 90, 90 va 90 ni tashkil etdi. 490, 500 Vt/sm2 yoki undan ortiq. Shakl 2 - buzadigan amallar bilan sovutishning sxematik diagrammasi.

Ushbu sovutish usuli hal qilinishi kerak bo'lgan muayyan kamchiliklarga ega. Buzadigan amallar sovutish usuli murakkab tizimga ega, yuqori bo'sh joy talablari va uni saqlash qiyin. Kichik suyuqlik oqimi tezligi, sovutishdan keyin chip haroratining bir xil taqsimlanishi va past stress tufayli buzadigan amallar sovutish yaxshi rivojlanish potentsialiga ega bo'lgan elektron chiplar uchun issiqlik tarqalish usuli sifatida qaraladi. Hozirgi vaqtda mavjud muammolar hal etilmaganligi sababli uni faqat harbiy va aviatsiya mahsulotlarida qo'llash mumkin. Vang Gaoyuan va boshqalar. past bosim sharoitida R134a da buzadigan amallar sovutish tajribalarini o'tkazdi va past bosim sharoitida buzadigan amallar bilan sovutish bosimning pasayishi bilan issiqlik o'tkazuvchanligini asta-sekin kamaytirishini aniqladi va chaqnash bug'lanishi issiqlik uzatish qobiliyatiga katta ta'sir ko'rsatadi, buni tashkil qilishda e'tiborga olish kerak. nozullar. Nanozarrachalar, sirt faol moddalar, eruvchan tuzlar va gazlar va alkogol qo'shimchalarini purkagich sovutish suyuqligiga qo'shish issiqlik uzatish xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Li Yiyi eksperimentlar orqali tekshirdi, sirt faol moddalar qo'shilishi buzadigan amallar sovutishning issiqlik uzatish ko'rsatkichlarini samarali yaxshilashi mumkin, ayniqsa SDS qo'shilishi eng yaxshi ta'sirga ega. Biroq, qo'shimchalarni qo'shishning hozirgi usuli hali ham boshlang'ich bosqichida va mavjud muammolar yanada murakkabroq.

Spray sovutish bo'shliq bilan cheklangan va uni kichik elektron qurilmalarda ishlatib bo'lmaydi, lekin superkompyuterlarda foydalanilganda ta'sir juda yaxshi. Hozirgi vaqtda buzadigan amallar sovutish texnologiyasi CREY superkompyuterlarida qo'llaniladi va ma'lumotlar markazlarida ham keng miqyosda qo'llaniladi. Ushbu sovutish usulining rivojlanishi bilan dastur yanada etuk bo'ladi, deb ishoniladi.

Yuqoridagi uchta suyuqlik issiqlik tarqalishining o'ziga xos afzalliklari va kamchiliklari mavjud. Spray sovutish va jetli sovutish o'xshashdir. Ularning tuzilmalari juda murakkab va kundalik elektron uskunalar uchun mos emas. Biroq, ular kuchli issiqlik tarqalish qobiliyatiga ega. Spray sovutish superkompyuterlar uchun javob beradi, Katta ma'lumotlarning issiqlik tarqalishida; jetli sovutish qiruvchi samolyotlar, samolyotlar va boshqalar kabi harbiy-sanoat buyumlari uchun javob beradi. Bu ikki issiqlik tarqalish usulini so'nggi yillarda almashtirib bo'lmaydi. Mikro-kanalli sovutish kelajakdagi rivojlanishning umumiy yo'nalishi bo'lib, u kundalik elektron uskunalarda yoki boshqa nozik elektron asboblarda bo'ladimi, bu usul qabul qilinadi.