Komposiitti mikrokanavainen nestejäähdytteinen levy höyrykammiolämpöratkaisuilla
Viestintätekniikan nopean kehityksen myötä myös elektronisten laitteiden lämpöteho kasvaa jatkuvasti. Kunkin kehittyvän tuotesukupolven virrankulutus kasvaa noin 30–50 prosenttia. Hakkeen lämpövuon tiheyden jatkuva kasvu rajoittaa suoraan hakkeen lämmönpoistoa ja luotettavuutta. Samanaikaisesti nykyisen tietokonehuoneen suuren virrankulutuksen ja riittämättömän kapasiteetin vuoksi tietokonehuoneeseen kohdistuu merkittäviä paineita virransyötölle ja lämmönpoistolle. Perinteistä ilmajäähdytystä on vaikea ylläpitää sen korkean lämmönpoistoäänen, suuren energiankulutuksen ja suuren jalanjäljen vuoksi.
Tässä yhteydessä on syntynyt nestejäähdytteisiä konesaleja, joissa on nestejäähdytteisiä palvelimia ja muita laitteita, jotka tarjoavat uusia ratkaisuja palvelinkeskusten jäähdytykseen ja lämmönpoistoon. Nopeasti kehittyvässä epäsuorassa nestejäähdytystekniikassa nestejäähdytyslevy on yksi- tai kaksivaiheisen nestejäähdytysjärjestelmän ydinkomponentti. Elektroniset komponentit on kiinnitetty nestejäähdytyslevyn pintaan ja elektroniikkakomponenttien lämpö siirtyy nestejäähdytyslevylle lämmön johtumisen kautta. Nestejäähdytyslevy ja työneste käyvät läpi vahvan ja tehokkaan konvektiivisen lämmönsiirron.
Sirun lämpösuorituskyky liittyy laitteen käyttöikään. Tutkimustulosten mukaan tietoliikennekentän elektronisten komponenttien vikaantuvuus on eksponentiaalisessa suhteessa lämpötilaan, jolloin vikanopeus kaksinkertaistuu jokaista 10 asteen lämpötilan nousua kohden. Perinteiseen pakotettuun ilmajäähdytykseen verrattuna nestejäähdytystekniikalla on parempi lämmönpoistovaikutus ja lyhyempi lämmönpoistoreitti. Nousevana ja tehokkaana lämmönpoistomenetelmänä se pystyy ratkaisemaan tehokkaammin käyttäjien tuskaa koskien korkean virrankulutuksen ja suuren lämpövuon laitteiden käyttöä tietokonehuoneissa. Lisäksi laitteiden virrankulutuksen ja lämpövuon tiheyden kasvaessa nestejäähdytystekniikan edut, kuten voimakas lämmönpoistokyky, alhaisempi huonemelu ja vihreän energian säästö, korostuvat.
Uudenlainen höyrykammiokomposiitti mikrokanavainen nestejäähdytyslevy. Perinteisiin kylmälevyihin verrattuna sillä on tehokkaampi lämmönpoistokyky ja se sopii paremmin suuren virrankulutuksen ja suuren lämpövuon lämmönpoistoongelmiin. Nestejäähdytyslevy voidaan jakaa jyrsittyyn urajäähdytyslevyyn ja mikrokanavajäähdytyslevyyn virtauskanavan muodon mukaan. Jyrsitty urakylmälevy on muodostettu koneistamalla ja käsittelyrajoitusten vuoksi sen lämmönpoistokyky on noin 65 W/cm2. Mikrokanavakylmälevyllä tarkoitetaan yleensä kylmälevyä, jonka kanavakoko on 10-1000 µm ja joka on pääasiassa prosessoitu ja muodostettu eväkaapimalla ja jonka lämmönpoistokyky on noin 80 W/cm2.
Viestinnän alalla digitalisaation kehittyessä laskentateho jatkaa kasvuaan ja sirujen lämpövuon tiheys jatkaa nousuaan. Sirun tehotiheyden odotetaan ylittävän 100 W/cm2 kolmen vuoden sisällä. Suuren virrankulutuksen ja suuren lämpövuon sirujen vuoksi perinteiset mikrokanavakylmälevyt eivät enää pysty täyttämään lämmönpoistotarpeita. Lämmönpoiston pullonkaulan läpi pääsemiseksi VC ja mikrokanavanestejäähdytetyt levyt yhdistetään hyödyntämään kokonaisvaltaisesti VC:n nopeaa lämmön diffuusiokykyä ja mikrokanavaisten nestejäähdytteisten levyjen lämmönsiirtokykyä, mikä ratkaisee suuren lämpövuon sirujen lämmönpoisto-ongelman.
Tasaisen lämpötilalevyn sisältävän komposiittimikrokanavaisen nestejäähdytyslevyn toimintaperiaate: Siru siirtää lämpöä rajapintamateriaaliin ja edelleen VC:n haihtumispinnalle hyödyntäen VC:n yhtenäisiä lämpötilaominaisuuksia nopean lämmön diffuusion tai kulkeutumisen saavuttamiseksi. Sitten konvektiivinen lämmönsiirto työnesteen ja kylmälevyn välillä ottaa jatkuvasti pois lastun tuottamaa lämpöä, mikä saa aikaan suuren lämpövuon sirun jäähdytyksen.
