วิธีการเลือกอะลูมินาที่นำความร้อนได้ดีสำหรับระบบระบายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ปัญญาประดิษฐ์: วิเคราะห์เกณฑ์เชิงเทคนิคและตัวอย่างการใช้งานโดยเกรทซัน เอโอเปง

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของโมเดลปัญญาประดิษฐ์ขนาดใหญ่และศูนย์ประมวลผลข้อมูล ความหนาแน่นของพลังงานในเซิร์ฟเวอร์ปัญญาประดิษฐ์จึงเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยการใช้พลังงานต่อ GPU หนึ่งตัวเกิน 700 วัตต์ ดังนั้น การระบายความร้อนจึงกลายเป็นข้อจำกัดสำคัญที่ขัดขวางการเพิ่มขีดความสามารถในการประมวลผล วัสดุระหว่างผิวสัมผัสความร้อน (TIMs) ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมชิปและฮีตซิงก์นั้น มีบทบาทหลักอย่างยิ่ง ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของซิลิโคนไขมันนำความร้อนและแผ่นนำความร้อนจึงขึ้นอยู่โดยตรงกับคุณภาพของสารเติมแต่งอะลูมินา ผู้ผลิตวัสดุนำความร้อนหลายรายจึงกำลังตั้งคำถามว่า “ควรเลือกอะลูมินาแบบใดสำหรับการระบายความร้อนในเซิร์ฟเวอร์ปัญญาประดิษฐ์”

เหตุใดการระบายความร้อนในเซิร์ฟเวอร์ปัญญาประดิษฐ์จึงต้องการอะลูมินาที่มีสมบัตินำความร้อนสูงกว่าปกติ

ความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าของชิป GPU ในเซิร์ฟเวอร์ AI สูงกว่าเซิร์ฟเวอร์แบบดั้งเดิมอย่างมาก โดยความต้านทานความร้อนที่ผิวสัมผัสระหว่างชิปกับฮีตซิงค์สามารถคิดเป็นสัดส่วนได้ถึง 30%–50% ของความต้านทานความร้อนรวมทั้งหมด เพื่อลดความต้านทานความร้อนที่ผิวสัมผัสให้น้อยที่สุด วัสดุเชื่อมต่อความร้อน (TIMs) จำเป็นต้องมีการนำความร้อนสูงขึ้น (โดยทั่วไปต้องมีค่า ≥ 5 วัตต์ต่อเมตร-เคลวิน และ ≥ 8 วัตต์ต่อเมตร-เคลวิน สำหรับการใช้งานระดับสูง) ความต้านทานความร้อนเชิงความร้อนต่ำลง และประสิทธิภาพการกระจายตัวบนพื้นผิวที่เหนือกว่า ซึ่งส่งผลให้สารเติมแต่งอะลูมินาต้องมีคุณสมบัติดังนี้: ความบริสุทธิ์สูงขึ้นเพื่อให้มั่นใจในค่าการนำความร้อนตามธรรมชาติ, ความกลมสูงขึ้นเพื่อให้บรรลุระดับการบรรจุที่สูง, การกระจายขนาดอนุภาคที่เหมาะสมเพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพสูงสุดในการจัดเรียงตัว, และการดูดซับน้ำมันต่ำลงเพื่อลดความหนืดของระบบ

ข้อมูลจำเพาะทั่วไปของอลูมินาความนำความร้อนสูงยี่ห้อชานต้ง เกรทซัน เอ๋อเผิง คือ: Al₂O₃ ≥ 99.8%, Fe₂O₃ ≤ 0.01%, Na₂O ≤ 0.06%, ขนาดอนุภาค D₅₀ มีให้เลือกหลายเกรดเริ่มต้นที่ 150 ไมโครเมตร, พื้นที่ผิว (BET) 18 ตารางเมตรต่อกรัม, การดูดซับน้ำมัน ≤ 25 กรัมต่อ 100 กรัม, ความสามารถในการนำความร้อน ≥ 30 วัตต์ต่อ (เมตร·เคลวิน) (ค่าโดยธรรมชาติของผง), ความต้านทานเชิงปริมาตร ≥ 10¹⁵ โอห์ม·เซนติเมตร และความแข็งแบบโมส์ระดับ 9

การใช้งานขั้นสูง เช่น เซิร์ฟเวอร์ปัญญาประดิษฐ์ (AI), สถานีฐาน 5G และ IGBT สำหรับยานพาหนะพลังงานใหม่ กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดต่อความบริสุทธิ์และการกระจายขนาดอนุภาคของอลูมินา โดยทั่วไปจะใช้กลยุทธ์สูตรแบบหลายโหมด (multimodal) ที่ผสมผสานระหว่างอนุภาคขนาดใหญ่และขนาดเล็กเข้าด้วยกัน ชานต้ง เกรทซัน เอ๋อเผิง นำเสนอแผนสูตรแบบหลายโหมดสี่ระดับ ประกอบด้วยค่า D50 ที่ 40 ไมโครเมตร + 20 ไมโครเมตร + 5 ไมโครเมตร + 1 ไมโครเมตร ซึ่งสามารถบรรลุความหนาแน่นของการจัดเรียงสูงสุด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการนำความร้อน

เมื่อบริษัทผู้ผลิตวัสดุทนความร้อนชั้นนำในประเทศพัฒนาแผ่นนำความร้อนแบบมีการนำความร้อนสูงสำหรับโมดูล GPU ของเซิร์ฟเวอร์ปัญญาประดิษฐ์ (AI) บริษัทได้นำอลูมินาของซานตงเกรทซันอาโอเปิง (สูตรผสมสามระดับ: D50 40 ไมโครเมตร + 5 ไมโครเมตร + 1 ไมโครเมตร) มาใช้เป็นสารเติมแต่ง ทำให้สามารถบรรจุสารเติมแต่งได้สูงถึง 88 น้ำหนักเปอร์เซ็นต์ ส่งผลให้แผ่นนำความร้อนที่ได้มีค่าการนำความร้อนอยู่ที่ 6.5 วัตต์ต่อเมตร-เคลวิน (W/(m·K)) และมีค่าความต้านทานความร้อนไม่เกิน 0.15 องศาเซลเซียส-ตารางนิ้วต่อวัตต์ (°C·in²/W) ภายใต้แรงกด 25 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) พร้อมคงความแข็งตามมาตรวัดเชอร์ (Shore hardness) ไว้ที่ 65–75 ซึ่งช่วยให้แผ่นมีความสามารถในการบีบอัดได้ดีเยี่ยมและสามารถสัมผัสผิวของชิ้นส่วนได้อย่างสมบูรณ์แบบ เมื่อนำไปใช้งานจริงในโมดูลระบายความร้อนของ GPU บนเซิร์ฟเวอร์ AI แผ่นนำความร้อนนี้สามารถลดอุณหภูมิบริเวณข้อต่อของ GPU ลงได้ 12 องศาเซลเซียส ภายใต้โหลดกำลังไฟฟ้า 700 วัตต์ ทำให้เซิร์ฟเวอร์สามารถทำงานได้อย่างเสถียรแม้ที่ความถี่นาฬิกาสูงขึ้น และเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลได้ประมาณ 8% นอกจากนี้ เมื่อวางไว้ระหว่างแผ่นระบายความร้อนแบบของเหลว (cold plate) กับชิปในเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ผลิตภัณฑ์นี้ยังแสดงสมรรถนะที่โดดเด่นไม่แพ้กัน และผ่านการทดสอบความน่าเชื่อถือแล้วจากผู้ผลิตเซิร์ฟเวอร์หลายราย

ข้อได้เปรียบหลักของอลูมินาทรงกลมที่นำความร้อนของซานตงเกรทซันอาโอเปิง ได้แก่ ประการแรก ความบริสุทธิ์สูง โดยมี Al₂O₃ ≥ 99.8% และระดับสิ่งเจือปนต่ำ เช่น Fe และ Na จึงให้ค่าการนำความร้อนเฉพาะตัวสูงโดยไม่ลดประสิทธิภาพในการเป็นฉนวน; ประการที่สอง มีช่วงขนาดอนุภาคครอบคลุมอย่างกว้างขวาง พร้อมให้เลือกมากกว่าสิบเกรด ที่มีค่า D50 ตั้งแต่ 1 ไมโครเมตร ถึง 50 ไมโครเมตร รวมทั้งบริการผสมแบบปรับแต่งพิเศษตามสูตรของลูกค้า; ประการที่สาม การดูดซับน้ำมันต่ำ ≤ 30 กรัมต่อ 100 กรัม ทำให้สามารถบรรจุสารเติมแต่งได้ในปริมาณสูงมากโดยยังควบคุมความหนืดของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ; ประการที่สี่ มีสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าเยี่ยมยอด โดยมีค่าความต้านทานเชิงปริมาตร ≥ 1015 โอห์ม·ซม. และมีความต้านทานแรงดันไฟฟ้าสูง ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แรงดันสูงทุกชนิด; ประการที่ห้า ความเสถียรระหว่างล็อตต่อล็อต ผ่านการรับรองจากผู้จัดจำหน่ายแล้วสำหรับบริษัทวัสดุความร้อนที่จดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์หลายแห่ง สำหรับโซลูชันทางเทคนิครายละเอียดและการทดสอบตัวอย่างอะลูมินาทรงกลมเพื่อการระบายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ปัญญาประดิษฐ์ (AI) โปรดติดต่อฉานตงเกรทซันอาเผิง