Mahusay na mga diskarte sa disenyo ng thermal para sa pagpupulong ng PCB ng server
Ang mga PCB ng server ay nagpapatakbo sa ilalim ng patuloy na mataas na naglo -load, na may mga processors, module ng memorya, at mga regulator ng kuryente na bumubuo ng malaking init. Ang epektibong pamamahala ng thermal ay kritikal upang maiwasan ang pagkasira ng pagganap, pagkabigo ng sangkap, o downtime ng system. Ang pagkamit nito ay nangangailangan ng pag -optimize ng layout ng PCB, pagpili ng mga advanced na materyales, at pagsasama ng mga makabagong solusyon sa paglamig na naayon sa mga siksik na kapaligiran ng server.
Na-optimize na paglalagay ng sangkap at layout ng PCB para sa kahusayan ng daloy ng hangin
Ang pag-aayos ng mga sangkap na bumubuo ng init sa isang Server PCB ay direktang nakakaapekto sa mga pattern ng daloy ng hangin at pagiging epektibo ng paglamig. Ang mga elemento ng mataas na kapangyarihan, tulad ng mga CPU, GPU, at mga regulator ng boltahe, ay dapat na nakaposisyon upang magkahanay sa pangunahing direksyon ng daloy ng chassis ng server. Halimbawa, ang paglalagay ng mga processors na malapit sa paggamit ng mga vent ay nagsisiguro na ang cool na hangin ay umabot muna sa kanila, na binabawasan ang preheated na pagkakalantad ng hangin mula sa mga kalapit na sangkap.
Ang spacing sa pagitan ng mga sangkap ay pantay na mahalaga. Ang sapat na clearance sa paligid ng mga bahagi ng high-heat ay nagbibigay-daan sa hangin na malayang kumalat, na minamaliit ang mga hotspot. Mahalaga ito lalo na sa mga pagsasaayos ng multi-processor, kung saan ang init mula sa isang CPU ay maaaring makaapekto sa mga katabing yunit kung pinigilan ang daloy ng hangin. Ang mga taga -disenyo ay gumagamit ng mga simulation ng computational fluid dynamics (CFD) upang modelo ng daloy ng hangin at pamamahagi ng temperatura, na kinikilala ang pinakamainam na paglalagay ng sangkap bago ang pisikal na prototyping.
Ang pag -ruta ng bakas at sa pamamagitan ng paglalagay ay nakakaimpluwensya rin sa pagganap ng thermal. Ang makapal na mga bakas ng tanso at maraming mga vias ay nagbabawas ng paglaban sa elektrikal, na kung saan ay nagpapababa ng pagwawaldas ng kapangyarihan bilang init. Para sa mga sangkap na gutom na gutom, maaaring dagdagan ng mga taga-disenyo ang bilang ng mga thermal vias na nagkokonekta sa sangkap pad sa mga panloob na eroplano ng lupa, pagpapahusay ng pagpapadaloy ng init na malayo sa ibabaw. Ang pamamaraang ito ay lalo na epektibo para sa mga aparato sa ibabaw-mount (SMD) na may limitadong mga lugar ng thermal contact.
Ang mga advanced na thermal interface na materyales at mga istruktura ng dissipation ng init ay
thermal interface ng mga materyales (TIMs) tulay ang agwat sa pagitan ng mga sangkap at paglubog ng init, pagpapabuti ng thermal conductivity at pagbabawas ng paglaban sa contact. Ang mga tradisyunal na TIM tulad ng thermal grease ay pupunan o pinalitan ng mga phase-change material (PCM) at mga epoxies na puno ng metal, na nag-aalok ng mas mataas na thermal conductivity at mas matagal na pagiging maaasahan sa ilalim ng matagal na mataas na temperatura. Halimbawa, ang paglipat ng PCMS mula sa solid hanggang sa likidong estado sa mga temperatura ng operating, pagpuno ng mga mikroskopikong gaps ng hangin at tinitiyak ang pare -pareho na thermal contact.
Ang mga disenyo ng heat sink sa server ng PCB ay nagbabago upang matugunan ang mga hadlang sa puwang at pagtaas ng mga density ng kuryente. Ang mga silid ng singaw, na gumagamit ng mga prinsipyo ng paglamig ng phase-pagbabago, ay isinama sa mga heat sink upang ipamahagi ang init nang pantay-pantay sa mas malaking ibabaw. Ito ay partikular na kapaki-pakinabang para sa mga processors na may hindi pantay na henerasyon ng init, tulad ng mga may integrated graphics cores. Bilang karagdagan, ang mga heat pipe na naka -embed sa loob ng PCB substrate o mga pakete ng sangkap ay naglilipat ng init sa mga malalayong lugar ng paglamig, na nagpapagana ng mas nababaluktot na disenyo ng layout.
Para sa mga server ng mataas na pagganap, ang mga solusyon sa paglamig ng likido ay nakakakuha ng traksyon. Ang Microchannel Cold Plates na nakakabit sa PCB Surface ay nagpapalipat -lipat ng coolant upang sumipsip ng init nang direkta mula sa mga sangkap. Ang mga sistemang ito ay nangangailangan ng tumpak na pag-align at pagtagas-proof na pagpupulong ngunit nag-aalok ng mahusay na pagganap ng thermal kumpara sa paglamig ng hangin, lalo na sa mga naka-pack na rack. Sa panahon ng pagpupulong ng PCB, ang mga tagagawa ay gumagamit ng mga awtomatikong sistema ng dispensing upang mag-aplay nang pantay-pantay at mga sensitibo na sensitibo sa presyon upang ma-secure ang mga malamig na plato nang hindi nakakasira ng mga pinong sangkap.
Dynamic Thermal Management at Real-Time Monitoring Systems
Ang mga modernong server ay nagsasama ng mga dinamikong thermal management (DTM) na pamamaraan upang iakma ang mga mapagkukunan ng paglamig sa mga kahilingan sa real-time na kargamento. Ang mga naka -embed na sensor ng temperatura sa PCB ay sinusubaybayan ang mga kritikal na sangkap, pagpapakain ng data sa mga algorithm ng firmware na nag -aayos ng mga bilis ng tagahanga, pagkonsumo ng kuryente, o mga dalas ng orasan upang mapanatili ang ligtas na temperatura ng operating. Halimbawa, kung ang isang CPU ay lumampas sa isang paunang natukoy na threshold, maaaring mabawasan ng system ang boltahe o dalas nito (throttling) habang pinatataas ang fan RPM upang mas mabilis na mawala ang init.
Ang mga algorithm ng pag -aaral ng makina ay nagpapaganda ng DTM sa pamamagitan ng paghula ng mga thermal trend batay sa mga pattern ng paggamit ng kasaysayan. Natutunan ng mga sistemang ito na asahan ang mga spike ng temperatura sa mga rurok na naglo -load, preemptively na nag -aayos ng mga parameter ng paglamig upang maiwasan ang mga patak ng pagganap. Halimbawa, ang isang server na humahawak ng mga trabaho sa pagproseso ng batch sa magdamag ay maaaring mas mababa ang bilis ng tagahanga sa panahon ng mga panahon ng mababang-aktibidad upang makatipid ng enerhiya, pagkatapos ay i-ramp ang mga ito habang tumindi ang mga pagkalkula.
Ang kalabisan sa pagsubaybay sa thermal ay nagsisiguro ng pagiging maaasahan. Maramihang mga sensor ay sinusubaybayan ang parehong sangkap o zone, kasama ang system cross-verifying readings upang makita ang mga pagkakamali. Kung nabigo ang isang sensor, ang DTM ay maaaring umasa sa mga alternatibong mapagkukunan ng data upang mapanatili ang ligtas na operasyon. Sa panahon ng pagsubok sa PCB, ang mga tagagawa ay nagpapatunay ng kawastuhan ng sensor sa buong saklaw ng temperatura ng operating, tinitiyak ang pare -pareho na pagganap sa mga sentro ng data na may iba't ibang mga kondisyon sa kapaligiran.
Ang pagsasama ng mga heat sink na may PCB substrate para sa pinahusay na kondaktibiti
na direktang nag -embed ng mga heat sink sa PCB substrate ay binabawasan ang thermal resistance sa pagitan ng mga sangkap at ang paglamig na solusyon. Ang pamamaraang ito ay madalas na nagsasangkot ng paggamit ng mga metal-core PCB (MCPCB), kung saan ang isang thermally conductive metal layer (halimbawa, aluminyo o tanso) ay pumapalit ng tradisyonal na materyal na FR4. Ang metal core ay kumikilos bilang isang heat spreader, pagguhit ng init na malayo sa mga sangkap at pag -alis nito sa pamamagitan ng tsasis o nakalakip na mga paglubog ng init.
Para sa mga multi-layer na PCB, isinasama ng mga taga-disenyo ang mga thermal vias na tumagos sa lahat ng mga layer, na lumilikha ng mga landas na may mababang paglaban para sa paglipat ng init. Ang mga vias na ito ay madalas na napuno ng conductive epoxy o panghinang upang ma -maximize ang kahusayan. Sa ilang mga disenyo, ang PCB mismo ay gumaganap bilang isang heat sink, na may nakalantad na mga lugar ng tanso sa likuran na nagsisilbing thermal dissipation ibabaw. Karaniwan ito sa mga server ng low-profile kung saan limitado ang puwang para sa tradisyonal na mga paglubog ng init.
Ang pagsubok sa thermal na pagganap ng integrated heat sink ay nagsasangkot ng infrared thermography at thermal simulation tool. Ang mga infrared camera ng mapa ng temperatura ng mga pamamahagi sa buong ibabaw ng PCB, na nagtatampok ng mga lugar kung saan ang pag -iipon ng init ay lumampas sa mga limitasyon ng disenyo. Ginagamit ng mga inhinyero ang data na ito upang pinuhin ang mga pattern, ayusin ang paglalagay ng sangkap, o baguhin ang mga geometry ng heat sink bago tapusin ang disenyo para sa paggawa ng masa.
Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng estratehikong layout ng sangkap, mga advanced na TIM, dynamic na pamamahala ng thermal, at mga diskarte sa pag-iwas sa antas ng pag-init ng antas, ang mga tagagawa ay maaaring lumikha ng mga pagtitipon ng PCB ng server na nagpapanatili ng pinakamainam na temperatura kahit na sa ilalim ng matinding mga karga sa trabaho, tinitiyak ang pangmatagalang pagiging maaasahan at pagganap sa mga sentro ng data center.
