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Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2026-01-27 Herkunft:Powered
Da KI-Silizium eine TDP von über 500 W erreicht, ist der begrenzende Faktor für die Rechenleistung nicht mehr die Taktrate, sondern der thermische Widerstand ($R_{th}$). Wenn die Wärme nicht schnell genug vom Chip an die Umgebungsluft gelangen kann, drosselt das System. Für Wärmetechniker und Beschaffungsmanager ist die Herausforderung klar: Standard-extrudierte Kühlkörper erfüllen oft nicht die geringen Anforderungen an den Wärmewiderstand moderner GPU-/CPU-Wärmelösungen. Die Optimierung für diese hohen Belastungen erfordert ein tiefes Verständnis der Herstellungsgrenzen, der Materialleitfähigkeit und der fortschrittlichen Rippengeometrien.
Bei Kingka Tech biegen wir nicht nur Metall; Wir konstruieren Wärmewege. Basierend auf 13 Jahren Erfahrung in der Umsetzung von über 300 thermischen Designs haben wir die spezifischen Kompromisse bei der Herstellung analysiert, die den thermischen Widerstand verringern. Im Folgenden erläutern wir, wie Sie die richtige Architektur für Ihre Hochleistungsanwendung auswählen.
Die Physik des thermischen Widerstands: Wo liegt der Engpass?
Herstellungsbeschränkungen: Extrusion vs. erweiterte Geometrien
Materialauswahl: Leitfähigkeit und Gewicht in Einklang bringen
Warum kann ein riesiger Kühlkörper manchmal einen kleinen Chip nicht kühlen?
Um die Temperaturen zu senken, müssen Sie den Gesamtwärmewiderstand ($R_{total}$) reduzieren. Dies ist die Summe von drei Hindernissen:
Grenzflächenwiderstand ($R_{tim}$): Die Bindung zwischen Chip und Basis.
Ausbreitungswiderstand ($R_{spread}$): Wärme vom kleinen Chip auf die gesamte Basisbreite übertragen.
Konvektionswiderstand ($R_{conv}$): Übertragung von Wärme von den Rippen auf die Luft.
Bei Hochleistungs-KI-Knoten sind Ausbreitung und Konvektion normalerweise die Engpässe. Eine Standard-Aluminiumbasis verteilt die Wärme möglicherweise nicht schnell genug (hoher $R_{Spread}$) und der Standard-Lamellenabstand bietet möglicherweise nicht genügend Oberfläche (hoher $R_{conv}$).
Technischer Einblick: Sie können ein Ausbreitungsproblem nicht durch das Hinzufügen höherer Flossen lösen. Sie benötigen bessere Materialien (Kupfer) oder Dampfkammern. Umgekehrt lässt sich ein Konvektionsproblem nicht mit einer dickeren Unterlage lösen; Sie benötigen dichtere Lamellen (Skiving).
Wann sollten Sie die Standardextrusion zugunsten einer fortschrittlichen Fertigung aufgeben?
Obwohl extrudierte Kühlkörper die kostengünstigste und leichteste Option sind (ideal für Zusatzkomponenten), haben sie eine physikalische Grenze: das Rippenseitenverhältnis.
Die Extrusionsgrenze: Typischerweise ist die Extrusion auf ein Verhältnis von etwa 10:1 oder 15:1 (Lamellenhöhe : Spalt) begrenzt.
Das KI-Problem: Um eine GPU mit mehr als 400 W in einem 1U- oder 2U-Servergehäuse zu kühlen, benötigen Sie eine riesige Oberfläche – häufig sind Seitenverhältnisse von 40:1 oder höher erforderlich. Durch Extrusion kann diese Dichte einfach nicht erreicht werden.
Um dieses Problem zu lösen, nutzt Kingka Tech alternative Herstellungsverfahren aus unserer Produktlinie:
Kühlkörper mit geschälten Lamellen: Wir verwenden eine Präzisionsklinge, um Lamellen aus einem massiven Block zu schneiden. Dies ermöglicht ultradünne Rippen (bis zu 0,2 mm) und enge Abstände, wodurch die Oberfläche für einen effizienten Wärmeaustausch in Umgebungen mit hoher Luftströmungsgeschwindigkeit maximiert wird.
Kühlkörper mit geklebten Lamellen: Wir verbinden einzelne Lamellen zu einer gerillten Basis. Dies ermöglicht extrem hohe Lamellen, perfekt für Hochleistungskühlkörper in Industrie-Racks, in denen weniger Platz zur Verfügung steht.
Ist Copper immer die richtige Wahl für KI-Workloads?
Die Materialauswahl ist ein direkter Kompromiss zwischen Leistung ($R_{Spread}$), Gewicht und Kosten.
Aluminiumlegierungen (AL6063/6061):
Vorteile: Leicht, einfach zu bearbeiten, niedrige Kosten.
Nachteile: Die Wärmeleitfähigkeit (~200 W/m·K) reicht für die extreme Leistungsdichte von KI-Chips oft nicht aus.
Kupfer (C1100):
Vorteile: Die Wärmeleitfähigkeit (~398 W/m·K) halbiert effektiv den Ausbreitungswiderstand. Beständig gegen thermische Korrosion.
Nachteile: Schwer und teuer.
Kingka Tech-Erfahrung:
In unseren über 4000 gefertigten Teilen implementieren wir häufig Hybridlösungen. Beispielsweise könnten wir eine Kupferbasis (um $R_{Spread}$ zu fixieren) verwenden, die auf Aluminiumlamellen gestaucht wird (um das Gewicht zu reduzieren). Dies bietet die für GPU-/CPU-Kühllösungen erforderliche Leistung ohne den vollen Gewichtsnachteil eines massiven Kupferblocks.
Sie sind sich nicht sicher, ob Sie Vollkupfer oder ein Hybriddesign benötigen? Senden Sie uns Ihre thermischen Belastungsdaten für eine Materialempfehlung.
Welche Herstellungsmethode ergibt den niedrigsten Wärmewiderstand?
Wir haben einen Vergleich basierend auf typischen Einschränkungen für KI-Rechenknoten (hohe Leistung, begrenzte Höhe) zusammengestellt.
Tabelle 1: Wärmeleistung nach Herstellungsprozess
Technische Analyse:
Für Standard-KI-Server (1U/2U) sind Skived-Fin-Kühlkörper in der Regel die bessere Wahl, da sie eine große Oberfläche und keinen Schnittstellenwiderstand zwischen Finne und Basis bieten und so den geringstmöglichen $R_{total}$ in einem kompakten Volumen bieten.
Wie stellen wir sicher, dass das Design funktioniert, bevor mit der Werkzeugherstellung begonnen wird?
Bei anspruchsvoller KI-Hardware ist „Versuch und Irrtum“ keine Option. Kingka Tech bietet eine globale Komplettlösung für das Wärmemanagement, die die Lücke zwischen Theorie und Realität schließt.
Thermische Analyse: Unser Ingenieurteam simuliert Luftstrom und Wärmeableitung, um $R_{th}$ genau vorherzusagen.
Designoptimierung: Wir passen die Lamellengeometrie (Dicke, Neigung) an, um die thermische Leistung mit dem Druckabfall in Einklang zu bringen.
Fertigung: Ob CNC-Präzisionsbearbeitung für Prototypen oder automatisiertes Wälzschälen für die Massenproduktion – wir stellen sicher, dass das physische Teil mit der Simulation übereinstimmt.
Tests: Wir validieren den endgültigen $R_{th}$ in unserem Labor, um sicherzustellen, dass er den TDP-Anforderungen Ihres Siliziums entspricht.
Fallbeispiel: Wir haben kürzlich ein Design für einen Kunden im Bereich der neuen Energien optimiert . Durch den Wechsel von einem gebondeten Lamellendesign zu einem hochdichten geschälten Kupferdesign haben wir die Sperrschichttemperatur um 6 °C reduziert und den Prozessor so innerhalb seines sicheren Betriebsbereichs gehalten.
Die Minimierung des Wärmewiderstands in Hochleistungskühlkörpern ist ein technisches Rätsel, bei dem das richtige Material und der richtige Herstellungsprozess auf Ihre spezifische Leistungsdichte abgestimmt werden müssen.
Wenn Sie Hilfskomponenten kühlen, ist Extrusion kostengünstig.
Wenn Sie eine 500-W-KI-GPU in einem Server-Rack kühlen, ist Skived Copper oft die einzige Möglichkeit, das Wärmebudget einzuhalten.
Bei Kingka Tech kombinieren wir 13 Jahre Designerfahrung mit fortschrittlichen Fertigungskapazitäten, um maßgeschneiderte Kühlkörperlösungen mit Leistung zu liefern. Wir bauen nicht nur, um zu drucken; Wir bauen, um cool zu sein.
Lassen Sie nicht zu, dass ein hoher thermischer Widerstand Ihre KI-Rechenleistung drosselt.
[Kontaktieren Sie Kingka Tech noch heute] für eine kostenlose DFM-Bewertung (Design for Manufacturing). Lassen Sie unser Engineering-Team Ihr 3D-Modell analysieren und den effizientesten Fertigungsweg für Ihr nächstes Projekt vorschlagen.
