AI Server GPU TIM: هل يمكن أن يصل BN الكروي إلى 8 W/mK دون كسر BOM؟

عند 90 وات/سم² عبر خط ربط 0.2 مم، يكلف مركب 3 وات/م كلفن 60 درجة مئوية، ومركب 5 وات/م كلفن 36 درجة مئوية ومركب 8 وات/م كلفن 23 درجة مئوية - لذا فإن 8 وات/م كلفن ليس رقمًا تسويقيًا، فهو الفرق بين الوصلة التي يتم وضعها تحت الغطاء وتلك التي لا تناسبه. المفاجأة هي من أين تأتي نسبة 8 واط/م كلفن: وليس من نيتريد البورون وحده. من الأفضل تقديم مادة الواجهة الحرارية لحزم وحدة معالجة الرسومات عالية الكثافة لخادم الذكاء الاصطناعي من خلال مادة هجينة، حيث تحمل الألومينا الخشنة الحرارة وBN الكروي مما يحافظ على المعجون قابلاً للاستغناء عنه عند 0.2 مم.

الأرقام الواردة أدناه مأخوذة من تجارب صياغة XHT - شركة Jiangsu Xinhetong New Material Technology Co., Ltd.، وهي شركة منتجة لمسحوق السيراميك الكروي في جينهو، جيانغسو، والتي يغطي برنامج أبحاثها وتطويرها لتكنولوجيا المواد الجديدة عملية الكرونة، وتصميم التعبئة، والأعمال الريولوجية التي يعتمد عليها توزيع خط الروابط الرفيعة.

1. لماذا يحتاج مسرع الذكاء الاصطناعي إلى 8 واط/م ك عندما تكون وحدة المعالجة المركزية جيدة عند 3؟

نظرًا لأن التدفق الحراري، وليس الطاقة الإجمالية، هو الذي يحدد المتطلبات: قالب بقوة 700 واط بمساحة 814 مم² يقع عند 86 وات/سم² بينما وحدة المعالجة المركزية للخادم بقدرة 250 وات بمساحة 3000 مم² تقع عند 8 وات/سم²، وبالتالي فإن نفس خط الارتباط يكلف عشرة أضعاف انخفاض درجة الحرارة. إجمالي القوة الكهربائية هو ما تراه اللوحة الباردة؛ كثافة الواط هي ما يراه TIM.

ولا يمكن لحزمة الذكاء الاصطناعي شراء طريقها للخروج من خلال تكثيف المعجون أيضًا. يبلغ حجم الغطاء 100 × 100 مم ويلتف بمقدار 50-100 ميكرومتر عبر هذا الامتداد، وبالتالي فإن خط الربط يبلغ بالفعل 0.15-0.3 مم ويختلف بعامل اثنين عبر القالب؛ تضيف إضافة السُمك مقاومة في كل مكان لإصلاح فجوة في مكان واحد. يتم تغطية ضغط المشبك بالقرب من 60 رطل لكل بوصة مربعة بواسطة العبوة والمقبس.

انخفاض درجة الحرارة عبر خط الرابطة 0.2 ملم. العمود 8 واط/م ك هو العمود الوحيد الذي يترك مساحة للقالب والغطاء واللحام واللوحة الباردة في درجة حرارة محيطة تبلغ 45 درجة مئوية.

لماذا نيتريد البورون وحده هضاب قريبة من 7 W/mK

يعتبر Spherical BN حشوًا عازلًا ممتازًا وموصلًا حراريًا متوسطًا عبر خط الرابطة. يبلغ متوسط ​​كرة h-BN متعددة البلورات 15-25 واط/م كلفن من الناحية المتناحية، مقابل 30 للألومينا و150-180 لـ AlN. عند 65 حجمًا% - وهو بالفعل الحد الذي تقبله فجوة تبلغ 0.2 مم - يهبط مركب BN ثنائي النسق عند 7.0-7.5 واط/م ك، ويدفع إلى 70 حجم% يكتسب 0.4 واط/م ك مع مضاعفة اللزوجة.

هذا هو السبب في أن هدف صياغة الهلام الحراري لحشو نيتريد البورون 8 وات mK يتم تحقيقه عادةً باستخدام هجين بدلاً من BN وحده، ولماذا تستحق ورقة البيانات التي تقتبس 8 W/mK لمعجون BN بالكامل منحنى لزوجة بجانبه.

لماذا لا الإنديوم أو وسادة تغيير الطور؟

موصلة رقائق الإنديوم عند 86 وات/م ك، لكن رقاقة بقطر 0.05 مم لا يمكنها امتصاص اعوجاج غطاء يبلغ 100 ميكرومتر - فهي ببساطة لا تلامس المكان الذي تفتح فيه الفجوة. تتعامل المواد متغيرة الطور مع الالتواء ولكنها تضخ للخارج بدرجة حرارة أعلى من 125 درجة مئوية على قالب بقدرة 1000 واط. يفوز الجل عندما تختلف الفجوة بأكثر من 50 ميكرومتر وقد تحتاج الوحدة إلى إعادة صياغة، وهو ما يحدث في معظم مجموعات مسرعات الذكاء الاصطناعي.

✅ خلاصة القول: كثافة الوات، وليس القوة الكهربائية، هي التي تحدد متطلبات TIM - وBN عبارة عن حشو عازل وريولوجي، وليس محرك التوصيل.

2. ما هي التركيبة التي تصل فعلياً إلى 8 واط/م ك، وما هي تكلفتها؟

يصل الهجين بنسبة 66% من الألومينا الخشنة وBN الكروي والناعم إلى 8.1 وات/م ك عند 900 باسكال، وهو المسار الوحيد من بين المسارات الثلاثة التي يمكن الاستغناء عنها عند خط ربط 0.2 مم - ويكلف 30 دولارًا أمريكيًا/كجم مقابل 85 دولارًا أمريكيًا/كجم للإصدار الذي يحتوي على BN بالكامل. تحتوي أي مادة واجهة حرارية لمواصفات الكثافة العالية لوحدة معالجة الرسومات لخادم الذكاء الاصطناعي على ثلاثة مسارات مرشحة، ولا ينجو سوى مسار واحد من مقياس اللزوجة. إن مسار الألومينا بالكامل أرخص مرة أخرى بسعر 12 دولارًا أمريكيًا/كجم ولكنه يحتاج إلى 72 حجمًا% للوصول إلى نفس الموصلية، حيث تصل اللزوجة إلى 3200 باسكال ومعامل 8 ميجا باسكال: لا يمكنه سد الفجوة، وإذا فعل ذلك فسوف ينحني الغطاء.

الطرق الثلاثة، قياس

يعمل الهجين لأن الكسرين يؤديان وظائف مختلفة. تعمل الألومينا الخشنة عند D50 50-60 ميكرومتر على بناء الهيكل الموصل بجزيئات 30 واط/مك كلفن بثلث سعر BN؛ يملأ BN الكروي عند D50 15-25 ميكرومتر الفجوات، ولأن الكرة تنزلق بدلاً من التشابك، فإنها تنخفض اللزوجة بنسبة 35٪ عند التحميل المتساوي. الغرامات التي تقل عن 5 ميكرومتر تنهي التعبئة. تقوم XHT بقطع كلا نافذتي مصنف الهواء وخط اختبار التكسير المستخدم لتصنيع منتجات السيراميك الخاصة - تتصرف مجموعة الألومينا بقطر 60 ميكرومتر مثل حبة السيراميك في القادوس، لذا فهي تحصل على نفس الفحص.

سؤال BOM هو السؤال الخطأ

يستهلك الحامل ذو الـ 72 وحدة معالجة رسومات حوالي 165 جرامًا من TIM2. بسعر 85 دولارًا أمريكيًا للكيلو جرام، أي 14 دولارًا أمريكيًا؛ عند 30 دولارًا أمريكيًا/كجم يكون 5 دولارًا أمريكيًا. تسعة دولارات على حامل بتكلفة 2-3 مليون دولار أمريكي ليست مشكلة قائمة مكونات الصنف، والتعامل معها كمشكلة واحدة هو كيف ينتهي الأمر بالفرق بمعجون 3 وات/م ك وعقوبة 40 درجة مئوية ثم يحاولون حلها باستخدام لوحة تبريد أكبر.

وبالتالي فإن التحكم في تكلفة خادم حشو الألومينا الهجين BN (TIM) يعمل في الاتجاه المعاكس للمشتريات العادية: يكون التوفير حقيقيًا على نطاق الأسطول - حوالي 90,000 دولار أمريكي لكل 10,000 رف - ولكنه منتج ثانوي لاختيار الهجين لأسباب اللزوجة، وليس سببًا لخفض مستوى الموصلية. أرخص مكان لشراء 20 درجة مئوية على خادم الذكاء الاصطناعي هو 2 جرام من المعجون الموجود أسفل الغطاء؛ والأرخص التالي هو ترقية اللوحة الباردة بسعر 200-400 دولار أمريكي لكل عقدة.

تقوم XHT بتشغيل الأجزاء الخشنة والناعمة على خط تصنيف واحد، مما يؤدي إلى قطع كلا النافذتين من مجموعة واحدة بحيث لا يرث الهجين تفاوتات D50 الخاصة بالموردين. يمكن للمشترين مراجعة تصنيع خطوط المواد الإلكترونية الخاصة إلى جانب خطوط BN قبل تحديد النسبة.

✅ خلاصة القول: اختر الهجين من حيث اللزوجة والمعامل، ثم احصل على توفير التكلفة بنسبة 65% كمكافأة - وليس العكس أبدًا.

التعليمات

س: هل يمكن لحشو واحد أن يصل إلى 8 واط/م ك عند خط ربط 0.2 مم؟ ج: ليس عمليا. تحتاج أي مادة واجهة حرارية لتصميم كثافة واط عالية لوحدة معالجة الرسومات لخادم الذكاء الاصطناعي عند تلك الفجوة إلى مزيج محسن للتعبئة، لأن الجزء الكروي الواحد يصل إلى ما يقرب من 65 حجمًا% قبل أن تجعل اللزوجة تعبئة 0.2 مم مستحيلة.

س: هل محتوى BN مهم بالنسبة للتوصيلية في الهجين؟ ج: فقط ما يصل إلى حوالي 21%. أبعد من ذلك، فإن تركيبة الهلام الحراري 8 وات mK لحشو نيتريد البورون تكتسب اللزوجة بشكل أسرع من الموصلية، حيث أن الخواص المتناحية لـ BN 15-25 W/mK أقل من الألومينا التي تزيحها.

س: ما الذي يجب أن تحتوي عليه المواصفات فعليًا؟ ج: الموصلية عند خط الرابطة الحقيقية، واللزوجة عند 10 ثانية⁻¹، والمعامل بعد المعالجة، والضخ لمدة 1000 ساعة عند 125 درجة مئوية. خادم حشو الألومينا Hybrid BN، التحكم في تكلفة TIM هو إدارة هؤلاء الأربعة بالضبط، لأنه يمكن استبدال كل واحد منهم بحشو أرخص. توفر XHT أزواج D50 مخصصة للهجن بوزن 25 كجم، وتعرض أسعارًا مباشرة من المصنع بدءًا من 1 طن مع فواصل كبيرة، وتقدم خلطات OEM تحت علامة خاصة، لذا فإن تغيير المورد لا يتطلب إعادة تأهيل مساحيقتين منفصلتين.

اختبر الهجين عند خط الرابطة الخاص بك، وليس عند 0.5 مم

أرسل XHT مساحة القالب والقوة الكهربائية وصفحة التحريف للغطاء، وستحصل على نسبة D50 الخشنة إلى الناعمة مع قياس اللزوجة والموصلية عند الفجوة الفعلية لديك - بالإضافة إلى 1 كجم من كل جزء للضغط والتوزيع. تقوم معظم الفرق بتسوية النسبة في تجربتين. توفر شركة Jiangsu Xinhetong New Material Technology Co., Ltd. أجزاء كروية من BN، والألومينا، وSiC من مصنع واحد، وبالتالي فإن الهجين هو أمر شراء واحد بدلاً من أمرين.