एआई कंप्यूटिंग का तेजी से विकास सर्वर प्रोसेसर को अधिक बिजली की खपत और अधिक गर्मी प्रवाह घनत्व की ओर धकेल रहा है।जैसे-जैसे जीपीयू आधारित कंप्यूटिंग एआई प्रशिक्षण और निष्कर्ष के लिए तेजी से महत्वपूर्ण हो जाती है, थर्मल मैनेजमेंट अब केवल एक बड़े हीट सिंक का चयन करने की बात नहीं है।ताप स्रोत और शीतलन संरचना के बीच थर्मल इंटरफ़ेस का समग्र प्रणाली प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है.

उच्च घनत्व वाले एआई सर्वरों के लिए, विभिन्न घटकों में विभिन्न स्तर की गर्मी उत्पन्न होती है और विभिन्न इंटरफ़ेस ज्यामिति होती है। जीपीयू और सीपीयू पैकेजों को बेहद कम थर्मल प्रतिरोध की आवश्यकता हो सकती है,जबकि स्मृति और सहायक घटकों को पतली और अनुरूप सामग्री की आवश्यकता हो सकती हैपीसीबी बिजली घटकों को थर्मल चालकता और विद्युत इन्सुलेशन दोनों की आवश्यकता हो सकती है, जबकि सिस्टम स्तर की संरचनाओं को पार्श्व गर्मी प्रसार से लाभ हो सकता है।

यह ग्राहक मामला दर्शाता है कि कैसे एक संयोजनतरल धातु टीआईएम, चरण परिवर्तन सामग्री, थर्मल पैड और ग्राफीन आधारित थर्मल इंटरफ़ेस सामग्रीउच्च घनत्व वाले एआई कंप्यूटिंग सिस्टम के लिए बहु-स्तरीय थर्मल प्रबंधन रणनीति बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

आधुनिक एआई सर्वर एक अपेक्षाकृत कॉम्पैक्ट स्थान में कई उच्च प्रदर्शन वाले जीपीयू, सीपीयू, मेमोरी डिवाइस, पावर घटक और अन्य गर्मी उत्पन्न करने वाले तत्वों को एकीकृत करते हैं।

इससे कई थर्मल चुनौतियां पैदा होती हैं।

उच्च प्रदर्शन प्रोसेसर अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्रों में केंद्रित गर्मी उत्पन्न करते हैं।चिप और शीतलन संरचना के बीच थर्मल प्रतिरोध तेजी से महत्वपूर्ण हो जाता है.

यहां तक कि जब एक शीत प्लेट या हीट सिंक में पर्याप्त शीतलन क्षमता होती है, तो एक खराब डिज़ाइन किया गया इंटरफ़ेस गर्मी हस्तांतरण को सीमित कर सकता है।

एआई सर्वर आर्किटेक्चर में विभिन्न पैकेज ऊंचाई और सतह ज्यामिति वाले घटक होते हैं। गर्मी उत्पन्न करने वाले घटक और इसकी शीतलन संरचना के बीच छोटे अंतराल हवा की जेबों को पेश कर सकते हैं,थर्मल प्रतिरोध बढ़ाना.

इसलिए टीआईएम को अनावश्यक सामग्री मोटाई को पेश किए बिना पर्याप्त अनुरूपता और अंतराल को भरना चाहिए।

विद्युत घटकों और पीसीबी असेंबली को विद्युत इन्सुलेशन बनाए रखते हुए थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता हो सकती है। अकेले उच्च थर्मल चालकता वाली सामग्री पर्याप्त नहीं हो सकती है।

यांत्रिक अनुपालन, संपीड़न प्रदर्शन, असेंबली विधि और डाइलेक्ट्रिक गुणों पर भी विचार करने की आवश्यकता हो सकती है।

एक साथ काम करने वाले कई जीपीयू केंद्रित थर्मल क्षेत्र बना सकते हैं। यदि गर्मी को प्रभावी ढंग से वितरित नहीं किया जा सकता है, तो स्थानीयकृत हॉटस्पॉट हीट सिंक, चेसिस,या अन्य थर्मल संरचनाएं.

यह गर्मी के प्रसार को समग्र एआई सर्वर थर्मल डिजाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाता है।

प्रत्येक घटक के लिए एक TIM का उपयोग करने के बजाय, परियोजना ने एक अनुप्रयोग-विशिष्ट सामग्री रणनीति अपनाई।

प्रत्येक थर्मल इंटरफेस का मूल्यांकन इसके गर्मी उत्पादन, इंटरफेस गैप, थर्मल प्रतिरोध लक्ष्य, यांत्रिक आवश्यकताओं और विद्युत आवश्यकताओं के अनुसार किया गया।

परिणामी वास्तुकला में चार अलग-अलग टीआईएम प्रौद्योगिकियों का संयोजन किया गया था:

यह दृष्टिकोण प्रत्येक सामग्री को उस कार्य को करने की अनुमति देता है जिसके लिए यह सबसे उपयुक्त है।

जीपीयू और सीपीयू आमतौर पर एआई सर्वर में सबसे अधिक थर्मल मांग वाले घटकों में से हैं।

इन इंटरफेस के लिए, प्राथमिक उद्देश्य अर्धचालक पैकेज और शीतलन संरचना के बीच थर्मल प्रतिरोध को कम करना है।

इस परियोजना में उच्च शक्ति वाले इंटरफेस के लिए TIG78 सीरीज के तरल धातु TIM का उपयोग किया गया।

प्रस्तुत मामले के आंकड़ों के अनुसार, सामग्री प्रदान करती हैः

• थर्मल चालकता तक78 W/m·K

• सूचना दी गई थर्मल प्रतिबाधा कम से कम0.02 °C·in2/W

• ऑपरेटिंग तापमान सीमा-45°C से 200°C तक

उच्च थर्मल चालकता और कम रिपोर्ट किए गए थर्मल प्रतिबाधा का संयोजन प्रोसेसर से हीट सिंक या शीतलन संरचना तक एक कुशल गर्मी-प्रवाह मार्ग स्थापित करने में मदद करता है।

तरल धातु टीआईएम विशेष रूप से उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए आकर्षक हो सकता है जहां इंटरफ़ेस थर्मल प्रतिरोध की हर वृद्धि मायने रखती है।

हालांकि, इंजीनियरों को एक तरल धातु इंटरफेस डिजाइन करते समय विद्युत अलगाव, सामग्री संगतता, आवेदन प्रक्रिया, नियंत्रण और दीर्घकालिक विश्वसनीयता पर भी विचार करना चाहिए।

एक एआई सर्वर में हर थर्मल इंटरफेस को तरल धातु से जुड़े बेहद कम थर्मल प्रतिरोध की आवश्यकता नहीं होती है।

मेमोरी और सहायक घटकों में अक्सर अलग-अलग थर्मल आवश्यकताएं होती हैं और वे संभोग सतहों के अनुरूप होने में सक्षम एक बहुत पतली इंटरफ़ेस सामग्री से लाभान्वित हो सकते हैं।

इन अनुप्रयोगों के लिए TIC800 चरण परिवर्तन सामग्री का चयन किया गया।

आपूर्ति किए गए विनिर्देशों में शामिल हैंः

• थर्मल चालकता:5.0 W/m·K

• मोटाई सीमाः0.102 ₹0.305 मिमी

ऑपरेशन के दौरान, चरण परिवर्तन व्यवहार सामग्री को उपयुक्त परिस्थितियों में इंटरफ़ेस के अनुरूप होने की अनुमति देता है, जिससे सूक्ष्म वायु अंतराल को कम करने में मदद मिलती है।

कॉम्पैक्ट एआई सर्वर आर्किटेक्चर के लिए, एक पतला चरण परिवर्तन इंटरफ़ेस थर्मल प्रदर्शन, इंटरफ़ेस अनुरूपता और पैकेज-स्तर एकीकरण के बीच एक व्यावहारिक संतुलन प्रदान कर सकता है।

थर्मल प्रबंधन आवश्यकताएं पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और पीसीबी घटकों के आसपास भिन्न होती हैं।

इन क्षेत्रों में अनियमित सतहें या घटक ऊंचाई भिन्नताएं हो सकती हैं और उन्हें विद्युत इन्सुलेशन की भी आवश्यकता हो सकती है।

इन अनुप्रयोगों के लिए TIF800TU-16W थर्मल पैड का प्रयोग किया गया।

आपूर्ति किए गए उत्पाद डेटा में बताया गया हैः

• थर्मल चालकता:16 W/m·K

• कठोरता:45 किनारा 00

• मोटाई विकल्पः0.5 ∙5.0 मिमी

• थर्मल और विद्युत इन्सुलेशन विशेषताएं

तरल धातु की तुलना में, थर्मल पैड उन अनुप्रयोगों के लिए एक अधिक सुविधाजनक ठोस-राज्य इंटरफ़ेस प्रदान करता है जहां अंतराल भरना, यांत्रिक अनुपालन, इन्सुलेशन और असेंबली दक्षता महत्वपूर्ण हैं.

विभिन्न मोटाई चुनने की क्षमता भी सामग्री को विभिन्न घटक-से-हीटसिंक अंतराल को समायोजित करने की अनुमति देती है।

चिप-से-हीट-सिंक इंटरफेस पर गर्मी का प्रबंधन थर्मल चुनौती का केवल एक हिस्सा है।

उच्च घनत्व वाले एआई प्रणालियों में, स्थानीयकृत गर्मी हीट सिंक, चेसिस संरचनाओं और थर्मल पथ के अन्य भागों में भी जमा हो सकती है।

इन अनुप्रयोगों के लिए, ग्राफीन आधारित थर्मल इंटरफेस सामग्री अतिरिक्त गर्मी फैलाने का कार्य प्रदान कर सकती है।

आपूर्ति किए गए परियोजना डेटा में विमान में एक थर्मल चालकता की सूचना दी गई है जो निम्न तक हैः

130 W/m·K

इसका मुख्य उद्देश्य केवल इंटरफ़ेस के माध्यम से ऊर्ध्वाधर रूप से गर्मी स्थानांतरित करना नहीं है। इसके बजाय, उच्च इन-प्लेन थर्मल चालकता एक बड़े क्षेत्र में स्थानीयकृत गर्मी वितरित करने में मदद करती है।

संभावित अनुप्रयोगों में शामिल हैंः

• हीट सिंक बेस प्लेट

• चेसिस की थर्मल फैलाव

• मल्टी-जीपीयू सिस्टम

• स्थानीयकृत हॉटस्पॉट प्रबंधन

• तापमान समानांतर

क्योंकि ग्राफीन आधारित थर्मल सामग्री anisotropic थर्मल व्यवहार प्रदर्शित कर सकते हैं,इंजीनियरों को वास्तविक गर्मी प्रवाह दिशा के अनुसार दोनों विमान में और माध्यम विमान थर्मल प्रदर्शन का मूल्यांकन करना चाहिए.

थर्मल डिजाइन में एक आम गलती केवल इसकी थर्मल चालकता के आधार पर एक टीआईएम का चयन करना है।

वास्तविकता में, थर्मल प्रदर्शन पूर्ण इंटरफ़ेस पर निर्भर करता है।

उदाहरण के लिए, अत्यधिक ऊष्मा चालकता वाली सामग्री सबसे अच्छा विकल्प नहीं हो सकती है यदि आवेदन के लिए निम्नलिखित की आवश्यकता होती हैः

• बड़ी खाई भरना

• विद्युत इन्सुलेशन

• उच्च संपीड़न क्षमता

• आसान असेंबली

• जटिल सतह अनुरूपता

• स्वचालित वितरण

• कम यांत्रिक तनाव

इसके विपरीत, यदि विद्युत इन्सुलेशन और गैप मुआवजा महत्वपूर्ण है तो मध्यम थर्मल चालकता वाला एक थर्मल पैड पीसीबी पावर घटक के लिए अधिक उपयुक्त हो सकता है।

इसलिए चयन प्रक्रिया कोथर्मल इंटरफेस की आवश्यकता, इसके बजाय यह पूछने की बजाय कि किस टीआईएम में सबसे अधिक W/m·K मूल्य है।

एआई सर्वर थर्मल प्रबंधन के लिए एक सरलीकृत चयन रणनीति हैः

द्रव धातु जैसे कम प्रतिरोध वाले टीआईएम पर विचार करें जब आवेदन आवश्यक विद्युत, यांत्रिक, संगतता और विश्वसनीयता स्थितियों का समर्थन करता है।

चरण परिवर्तन सामग्री नियंत्रित अंतराल के लिए एक पतला और अनुरूप इंटरफ़ेस प्रदान कर सकती है।

थर्मल पैड थर्मल ट्रांसफर, विद्युत इन्सुलेशन, अंतराल भरने और यांत्रिक अनुपालन का संयोजन प्रदान कर सकते हैं।

ग्राफीन आधारित थर्मल इंटरफेस सामग्री गर्मी को पार्श्व रूप से वितरित करने और तापमान एकाग्रता को कम करने में मदद कर सकती है।

इससे एक थर्मल आर्किटेक्चर बनता है जिसमें प्रत्येक सामग्री की एक स्पष्ट भूमिका होती है।

आपूर्ति की गई परियोजना सामग्री के अनुसार, एआई सर्वर और बुद्धिमान कंप्यूटिंग सेंटर अनुप्रयोगों में थर्मल प्रबंधन समाधानों का मूल्यांकन किया गया।

एक क्लाउड सेवा प्रदाता के लिए एक रिपोर्ट किए गए एआई सर्वर परियोजना ने प्राप्त कियाः

चिप का तापमानः 88°C → 65°C

उसी मामले की सामग्री में एककम्प्यूटिंग प्रदर्शन में 28% सुधार.

एक अन्य बुद्धिमान कंप्यूटिंग सेंटर शीतलन अनुकूलन परियोजना में, आपूर्ति किए गए डेटा ने बतायाः

पीयूईः 1.42 → 1.08

परियोजना की सामग्रियों में वार्षिक बिजली की बचत भी बताई गई है।5 मिलियन किलोवाट.

एक स्वयं विकसित उच्च प्रदर्शन वाले एआई सर्वर के लिए, आपूर्ति की गई केस सामग्री में बताया गया हैः

• 10,000 घंटेनिरंतर परिचालन

• तापमान में उतार-चढ़ाव≤ ±2°C

• शून्य रिपोर्ट की गई विफलताएं

इन आंकड़ों को बाहरी प्रकाशन से पहले लागू परीक्षण स्थितियों, परीक्षण रिपोर्ट, ग्राहक अनुमोदन और अंतिम उत्पाद विनिर्देशों के साथ सत्यापित किया जाना चाहिए।

इस परियोजना से सबसे महत्वपूर्ण सबक यह है कि एआई सर्वर थर्मल प्रबंधन को एक पूर्ण थर्मल पथ के रूप में माना जाना चाहिए।

शीतलन प्रणाली में GPU और शीत प्लेट से अधिक शामिल है।

इसमें निम्नलिखित भी शामिल हैंः

अर्धचालक → टीआईएम → हीट स्प्रेडर / कोल्ड प्लेट → हीट सिंक → चेसिस → कूलिंग सिस्टम

इस पथ के भीतर कोई भी महत्वपूर्ण थर्मल प्रतिरोध अंतिम सिस्टम तापमान को प्रभावित कर सकता है।

यही कारण है कि एक ही सर्वर के भीतर विभिन्न टीआईएम प्रौद्योगिकियां एक साथ काम कर सकती हैं।

तरल धातु उच्च शक्ति वाले चिप इंटरफेस पर थर्मल प्रतिरोध को कम कर सकती है।

चरण परिवर्तन सामग्री पतले और अनुरूप इंटरफेस प्रदान कर सकती है।

थर्मल पैड विद्युत इन्सुलेशन प्रदान करते हुए बड़े अंतराल को समायोजित कर सकते हैं।

ग्राफीन आधारित सामग्री गर्मी को पार्श्व रूप से फैला सकती है और तापमान एकरूपता में सुधार कर सकती है।

साथ में, ये प्रौद्योगिकियां उच्च घनत्व वाले एआई सर्वर थर्मल प्रबंधन के लिए अधिक लचीला दृष्टिकोण प्रदान करती हैं।

बहु-सामग्री थर्मल रणनीति का उचित रूप से निर्माण कई लाभ प्रदान कर सकता हैः

• निचला इंटरफेस थर्मल प्रतिरोध

• अंतर की बेहतर भरपाई

• विद्युत सुरक्षा में सुधार

• बेहतर तापमान एकरूपता

• डिजाइन में अधिक लचीलापन

जैसे-जैसे एआई सर्वर उच्च जीपीयू पावर घनत्व, कॉम्पैक्ट आर्किटेक्चर और उन्नत शीतलन प्रणालियों की ओर विकसित होते हैं,थर्मल इंटरफेस सामग्री कंप्यूटिंग प्रदर्शन और सिस्टम विश्वसनीयता को बनाए रखने में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी.

महत्वपूर्ण बात यह नहीं है कि केवल उच्चतम ताप प्रवाहकता वाले टीआईएम का चयन करें।

एक सफल थर्मल प्रबंधन समाधान में निम्नलिखित का पूर्ण संयोजन शामिल होना चाहिए:

थर्मल कंडक्टिविटी + थर्मल रेसिस्टेंस + गैप + कंप्रेशन + इलेक्ट्रिकल आइसोलेशन + असेंबली प्रोसेस + विश्वसनीयता

इस ग्राहक परियोजना में,तरल धातु टीआईएम, चरण परिवर्तन सामग्री, उच्च थर्मल चालकता वाले थर्मल पैड और ग्राफीन आधारित थर्मल इंटरफ़ेस सामग्रीउच्च घनत्व वाले एआई सर्वर में विभिन्न थर्मल इंटरफेस को संबोधित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था।

यह अनुप्रयोग-विशिष्ट दृष्टिकोण दोनों के प्रबंधन के लिए एक लचीला मार्ग प्रदान करता हैचिप स्तर के हॉटस्पॉट और सिस्टम स्तर के ताप वितरण, उच्च प्रदर्शन वाले एआई कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे के निरंतर विकास का समर्थन करना।

कोई सार्वभौमिक सर्वश्रेष्ठ टीआईएम नहीं है। उच्च शक्ति वाले जीपीयू-प्रशीतन इंटरफेस के लिए, तरल धातु जैसे कम थर्मल प्रतिरोध सामग्री पर विचार किया जा सकता है जब आवेदन आवश्यक विद्युत,यांत्रिक, संगतता और विश्वसनीयता की शर्तें।

थर्मल पैड उन इंटरफेस के लिए उपयोगी रहते हैं जिनमें अंतराल भरने, विद्युत इन्सुलेशन, यांत्रिक अनुपालन और सुविधाजनक असेंबली की आवश्यकता होती है।वे विशेष रूप से पीसीबी और बिजली घटक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं.

चरण परिवर्तन सामग्री उपयुक्त परिचालन स्थितियों में संभोग सतहों के अनुरूपता में सुधार करते हुए एक पतला इंटरफ़ेस प्रदान कर सकती है।वे मेमोरी और अन्य कॉम्पैक्ट घटक इंटरफेस के लिए उपयोगी हो सकते हैं.

ग्राफीन आधारित थर्मल इंटरफेस सामग्री का उपयोग पार्श्व ताप प्रसार और तापमान समानांतर के लिए किया जा सकता है।उनकी उच्च इन-प्लेन थर्मल चालकता उन्हें हॉटस्पॉट प्रबंधन और सिस्टम स्तर पर थर्मल वितरण के लिए विशेष रूप से दिलचस्प बनाती है.

टीआईएम मोटाई को वास्तविक इंटरफ़ेस अंतराल, घटक सहिष्णुता, आवश्यक संपीड़न और निर्माता द्वारा अनुशंसित अनुप्रयोग सीमा पर आधारित होना चाहिए। बहुत कम सामग्री हवा के अंतराल छोड़ सकती है,जबकि अत्यधिक मोटाई थर्मल प्रतिरोध को बढ़ा सकती है.

हाँ. विभिन्न घटकों में विभिन्न थर्मल और यांत्रिक आवश्यकताएं हैं. एक बहु-टीआईएम रणनीति तरल धातु, चरण परिवर्तन सामग्री, थर्मल पैड, थर्मल जेल,और एक ही थर्मल वास्तुकला के विभिन्न भागों के भीतर ग्राफीन आधारित सामग्री.

ZIITEK कई थर्मल इंटरफेस प्रौद्योगिकियां प्रदान करता है और थर्मल चालकता, थर्मल प्रतिरोध, अंतर, कठोरता, विद्युत इन्सुलेशन, असेंबली प्रक्रिया,परिचालन तापमान, और विश्वसनीयता की आवश्यकताएं।