I. "installation à l'état solide, service à l'état liquide" - Pourquoi les matériaux à changement de phase sont - ils plus intelligents que la graisse de silicium?
La graisse de silicone conductrice de chaleur était autrefois la « réponse standard» à la dissipation de chaleur des puces. Mais il a une faiblesse fatale: la graisse de silicone est progressivement « pompée» hors de la surface de contact – sèche, fissurée, défaillante – lors de cycles répétés de haute et basse température.
Les matériaux à changement de phase fonctionnent différemment.
À température ambiante, il s'agit d'une feuille à l'état solide, pratique à installer comme un joint conducteur de chaleur, ne coule pas et ne pollue pas les dispositifs environnants. Une fois que la puce a commencé à fonctionner et que la température a atteint son point de changement de phase (généralement entre 45 ° C et 60 ° c), le matériau subit un changement de phase solide - liquide qui se ramollit et « coule» comme un liquide pour remplir l'espace micro - concave et convexe entre la puce et le radiateur. Attendez que l'appareil s'éteigne pour refroidir, il revient à l'état solide - la prochaine fois qu'il démarre, il se liquéfie à nouveau. Ce mécanisme cyclique de « l'installation à l'état solide, le service à l'état liquide, le maintien à l'état solide» résout fondamentalement le problème du pompage de la graisse de silicone conductrice de la chaleur. Aucun revêtement adhésif supplémentaire n'est nécessaire, il peut être appliqué directement.
Plus important encore, le matériau à changement de phase a poussé la résistance thermique de contact Interfacial à son extrême au moment de la liquéfaction. En prenant l'exemple d'un produit de classe 8,5 W / M · K, la résistance thermique peut être aussi faible que 0045 ° C · in² / W. L'impédance thermique de certains produits haut de gamme peut même atteindre 0014 ° C · in² / W à une pression de 50 PSI. Pour les puces Ia TDP de plusieurs centaines de Watts, chaque réduction de 0,01 ° C · in² / W de la résistance thermique peut réduire la température de jonction de plusieurs degrés, ce qui est directement lié à la libération des performances et à la durée de vie de la puce.
Le "refroidissement" du serveur ai: Pourquoi PCM est - il standard?
Le mode de génération de chaleur des puces ai est très différent de celui des CPU traditionnels. Les tâches de formation à l'IA ont un caractère « pulsé» remarquable: la consommation d'énergie augmente instantanément au démarrage de la tâche et les intervalles de tâche retombent rapidement. Ce cycle thermique intense est un grand test pour les matériaux conducteurs de chaleur.
La graisse de silicone conductrice de chaleur traditionnelle est facile à « pomper» dans cette situation de travail - chaque fois que la chaleur se dilate et se rétrécit à froid, la graisse de silicone est extrudée un peu, les surfaces de contact au fil du temps apparaissent vides et la résistance thermique augmente considérablement. Le matériau à changement de phase thermiquement conducteur utilise la chaleur latente de changement de phase absorbée lors du processus de changement de phase solide - liquide, agissant comme un « tampon thermique» lorsque la puce génère des pics thermiques instantanés - absorbant l'excès de chaleur et la stockant à l'intérieur du matériau, la charge à renvoyer est ensuite lentement libérée dans le radiateur. Des études ont montré que le nouveau matériau d'interface thermique à changement de phase peut réduire la température à l'état stable de 10 à 15 ° C et la température de pointe de 8 à 10 ° C dans un test de dissipation thermique réel du CPU.
Les matériaux à changement de phase thermiquement conducteurs développés ont des Enthalpies de changement de phase allant jusqu'à 200,8 J / G, avec une atténuation des performances de seulement 5,8% après 200 cycles thermiques. Une autre équipe a atteint une chaleur latente record de 240,7 J / G. Cette stabilité à long terme est exactement la valeur que les ingénieurs apprécient le plus dans un scénario où les serveurs d'IA fonctionnent constamment avec des charges élevées.
Iii. Du téléphone portable à l'automobile: une carte multivariée des applications des matériaux à changement de phase conducteurs de chaleur
Les serveurs ai et les centres de données sont actuellement le marché qui connaît la croissance la plus rapide. La consommation d'énergie de la puce ai continue de grimper et le refroidissement par air traditionnel a été étiré. Les matériaux à changement de phase sont utilisés pour combler l'espace entre la puce et le radiateur, réduire la résistance thermique de l'interface et sont largement utilisés dans les puces d'IA, les modules optiques à haute vitesse, les serveurs, les commutateurs de réseau et autres équipements terminaux. L'application de matériaux à changement de phase thermiquement conducteurs dans les baies de serveurs et les équipements informatiques permet une gestion efficace de la dissipation thermique et des économies d'énergie.
Les véhicules à énergie nouvelle et les batteries électriques sont un autre champ de bataille important. La batterie de puissance produit beaucoup de chaleur lorsqu'elle est chargée et déchargée à haute puissance, et le matériau à changement de phase peut absorber et libérer de la chaleur par le processus de changement de phase isotherme, inhibant efficacement les taches chaudes et régulant le flux de chaleur. Dans le paquet de batterie, le matériau à changement de phase est utilisé pour le remplissage de l'espace entre le noyau électrique et la plaque de refroidissement, ce qui permet de dériver efficacement la chaleur de charge et de décharge de la batterie et de réduire le risque de perte de contrôle thermique. Dans les modules de puissance IGBT, sic, le PCM joue également un rôle clé dans la dissipation de chaleur.
Les communications 5G et l'électronique grand public sont les domaines les plus matures pour les applications de matériaux à changement de phase thermiquement conducteurs. Les stations de base 5G, les équipements de communication, les ordinateurs portables, etc. ont des exigences strictes en matière d'efficacité de dissipation thermique et de fiabilité à long terme. La caractéristique du matériau à changement de phase « doux à la chaleur, ferme au froid» est telle que l'équipement électronique est revêtu d'une armure liquide intelligente, montrant une stabilité étonnante dans des conditions de travail extrêmes telles que la station de base de communication.
Points clés: Comment choisir le matériau à changement de phase conducteur de la chaleur de la paire?
Les ingénieurs recommandent de commencer par les dimensions suivantes:
Équilibre entre conductivité thermique et résistance thermique. Une conductivité thermique élevée est certes importante, mais l'efficacité réelle du transfert de chaleur dépend davantage de la résistance thermique totale. La valeur fondamentale des matériaux à changement de phase réside dans la réduction substantielle de la résistance thermique de contact par liquéfaction à changement de phase. Actuellement, la conductivité thermique des produits grand public est couverte de 1,8 W / M · K à plus de 8,5 W / M · K. Pour les puces ai haute puissance, il est recommandé de choisir un niveau supérieur à 5,0 W / M · K.
Correspondance de la température de changement de phase. La température de changement de phase doit être légèrement supérieure à la température de fonctionnement normale de l'équipement, garantissant que le matériau est à l'état liquide en fonctionnement normal. La température de changement de phase commune varie entre 45 ℃ - 60 ℃. Le point de température approprié doit être choisi en fonction des conditions de fonctionnement réelles de l'équipement.
Fiabilité à long terme. La capacité de rétention des propriétés des matériaux à changement de phase dans des cycles répétés de changement de phase solide - liquide est un indicateur central pour évaluer leur fiabilité à long terme. L'atténuation de la performance des produits de haute qualité après plus de 200 cycles thermiques doit être contrôlée à moins de 10%.
Processus d'installation. Le matériau à changement de phase est fourni sous la forme d'une feuille à l'état solide qui peut être découpée dans n'importe quelle forme, fixée à la surface du dispositif de génération de chaleur ou du radiateur. En cas de révision, le matériau se ramollit après chauffage et peut être facilement retiré.
Advanced Academy Technology fournit un support technique complet du processus, de la sélection des matériaux, des tests de performance à l'essai d'échantillons, à la livraison par lots.
Le marché mondial des matériaux à conduction thermique à changement de phase générera des ventes d'environ 1,15 milliard de dollars en 2025 et devrait atteindre 2 437 millions de dollars en 2032, soit un taux de croissance annuel composé de 10,9%. Les ventes devraient atteindre 1,3 milliard de dollars en 2026. Sous l'impulsion multiple de l'explosion de puissance de calcul de l'IA, de l'électrification des véhicules et de l'expansion continue des communications 5G, les matériaux à changement de phase conducteurs de chaleur passent de la « sélection professionnelle» à la configuration standard de la gestion thermique des appareils électroniques de haute puissance.
Advanced Academy (Shenzhen) Technology Co., Ltd. Continuera à labourer le domaine des matériaux à changement de phase thermiquement conducteurs afin d'itérer en permanence la formulation des matériaux et le processus de fabrication, afin de fournir aux clients une meilleure conductivité thermique, une résistance thermique inférieure et des solutions de gestion thermique d'interface plus fiables.
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