广州玛奈特拖玛琳附带:有效利用热能的下一代CPU冷却技术 来自 SystemDesign的博客

有效利用热能的下一代CPU冷却技术　 2009-05-11 10:07 加入收藏

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泡沫泵冷却技术（如噪声限制的SILENTFLUX技术）提供了一个外形灵活，可靠，安静的CPU散热解决方案。

概述

几乎所有达到艺术级设计的电子产品都含有对产生热量进行冷却的措施。新一代的冷却技术已经能够成功解决一些由于传统空气推动器、散热片、散热管道和热量交换器等形成的设计约束条件。

噪声限制SILENTFLUX技术是一种新的冷却解决方案，不仅实施成本具有竞争力，同时有效降低系统功耗的包络和系统噪声。受益于形式灵活的因素，现在系统设计师的创新能力可以达到一个新的水平，而且在相当长的一段时间内再也不用看到常规的散热管道。正在申请专利的噪声限制下的冷却技术可以很容易地适应几乎所有外形的产品，并具有可提供升级的优势。

现代电子的冷却技术

电子系统的设计者享受着新一代产品提供的奢华已经超过四十年。由于微处理器的非凡性能，使得这些产品已大大超过了他们的前辈。

在大多数情况下，对于电子系统设计师，保证电子产品各个分系统降温的冷却技术的选择已经成为极为重要的考虑因素。随着微处理器的进步和应用的蓬勃发展，在新产品中采用的传统冷却技术也将越来越受到挑战。                                       

最终的结果是，一个有显著改善其散热管道原理的系统供应商能够通过提供体积更小，密度更大、功耗包络更低，而且没有设计限制的新产品来获得巨大的竞争优势。

达到艺术级设计的微处理器和微控制器在电子产品中无处不在，主要包括：

• 台式机和企业级电脑
• 游戏和网络硬件
• 汽车控制系统
• 汽车逆变器
• 视频设备
• 大型显示器
• 医疗设备
• ...和所有垂直细分市场的其他产品

在这些竞争激烈的市场上，系统设计人员寻求为产品提供最高的性能，但同时不得不受到每个市场一系列物理因素的约束。在今天的电子系统设计中，热量管理无疑是最重要的限制。

更多的热量意味着性能的降低，应用的减少和噪声的产生

高的系统性能会产生大量的本地热量，这些热量由一定范围内发热的VLSI芯片和电源产生。热量能够指示附件成分的扩展，因此使得设计能够为流体的移动提供空间，使用本地热量撷取装置，同时围绕其他组成元件的附件边缘循环，为热量载体流体提供明确的路径，这些边缘位置的热量就可以提取出来。

常规的热量管理元件都是使用主动设备，例如风扇，热电冷却器，冰箱，需要空间和能量的注入流体。

例子

在历史上，服务器供应商有可能提供最快的系统，由于风扇数量大和室内空气流动的巨大路径，电子系统不得不做出的代价是牺牲尺寸和功耗，同时还得产生噪声。在今天的能源约束环境中，现在数据中心，办公室，甚至家庭的购买决定中占主导地位已经是热量管理需求，而不再是性能。

笔记本电脑供应商功率阈值的处理器时钟保持用户想从他们那里得到的可以接受的结构因素和产品的温度。在娱乐市场，家庭以及娱乐场所里的游戏现在能够忍受由于功率控制造成的性能下降，因此热量往往是竞争中产品失败的最大因素。

包含计算机或其他处理器原理的显示-就是所谓的“集所有功能于一体”(AIO)系统-充满了严重的设计限制，因为他们的用户需要他们安静，低温和紧凑。这些产品的冷却系统需要巧妙的设计和创新的组成元件；然而，许多当代集所有功能于一身的系统仍然受到性能的限制。

输入泡沫泵液体冷却技术

泡沫泵液体冷却技术是一种可靠，安静，和有效利用空间的方法，设计人员可以使用他们来完成最艰巨的空间限制因素，并使用最少的气流。与其他液体冷却解决方案不同，泡沫泵是完全被动的，因此能够在高度集成的产品上表现出卓越的性能。

正如图1中所示，噪声限制下基于泡沫泵的冷却解决方案是一个闭环系统，被动的热量捕捉转让交换技术，该技术能够捕获一米距离以外高达几百瓦的热量（蒸发间）。在蒸发间里面产生泡沫，并建立泵效应，在一个封闭的循环里通过高效冷凝器/散热器来搬运热量。整个系统可以通过体现设计者要求的任何自定义窗体进行配置，并且因为没有风扇，散热器，水泵，和空气流通管道，所以使用了最少的内部空间。


图1基于泡沫泵的闭环冷却技术

在泡沫泵冷却技术的众多优点中最有发展前途的优点是：泡沫泵冷却技术具有将几个系统纳入到一个特定设计中的能力，同时能够冷却与产品所需等量的热量。该冷却系统是密封的，具有可靠性和操作的可预测性。独立的泡沫泵设备可以在两个方向上同时工作，在使用多种设备时还可能会显示出总的方向独立性。

当今的系统设计人员掌控一切

系统设计人员现在可以通过将产品的热量传递到外壳的边缘来实现冷却、密集、高性能的产品设计，这种方法可以从其他系统和本地环境的处理中一起捕获热量，例如，数据中心的CRAC单元，家庭娱乐系统的耦合器，或其他热量交换方法。

无与伦比的可靠性

因为泡沫泵冷却技术对温度、震动和冲击不敏感，更难能可贵的是该技术不会产生热量泄露，所以泡沫泵冷却技术提供了一种可靠的冷却解决方案。曾几何时，噪声限制下的产品都采用主流的来自汽车产业的“单激发”工业焊接处理工艺，这种方法也被广泛用在家里，办公室，车辆，和许多关键业务的应用上。制造和测试工序也已经经过了数百万小时使用时间的制定和改进。甚至在例如对缓慢泄漏情况的改进等一系列极端的不太可能出现的情形下，该技术使得对于环境安全的液体会很容易地蒸发掉，而不会对电子元件造成损害。

与传统散热管道的对比

噪声限制的泡沫泵冷却解决方案是一个超低降压系统，相比传统的高性能散热管道，该技术提供的热阻减少百分之五十以上，这就使得系统散热器末端的风扇速度非常低。在典型运行情况下，冷却系统虽然在运转，但相对于用户，产品仍然可以保持很安静。泡沫泵技术不仅可以有效地获取和传递热量，而且冷却系统的温度可以低至-40℃，并且保持产品的安静。

泡沫泵冷却技术的应用

当按照客户的要求，将电子产品的功能和性能最大化时，电子产品设计将会面临多种挑战。泡沫泵液体冷却解决方案可以根据紧凑或缓慢的空气流动环境进行调整，保证从系统的多个热量源进行热量捕捉。该技术还使得从那些在家庭和办公室中集所有功能于一身的显示器/电脑到外部安装路由器广域无线网络的产品都可以进行统一设计。

集所有功能于一身的产品

在大多数AIO产品中，使用中等或高性能台式机处理器和支持芯片已经不太可能，因为常规解决方案（如散热管道）的冷却能力制约了功率的最高值，而在AIO产品中功率正是提高性能的必然要求。现在可以在系统内部从多个热量来源来收集热量，并且在单个管道内将这些热量搬运到那些传统热量管所能达到距离的3倍以外的地方。此外，总热量在系统顶部被耗尽，而不用预热系统内部的其他组成元件。

娱乐产品

今天的家庭娱乐电子产品都包括含有散热器，显卡和内存，并且这些元件都集成到紧凑的物理尺寸上，要求具有可靠的散热，同时保证产品运转时的安静。消费者经常抱怨，游戏、视频盒和家庭立体声音响或者太热或者太吵闹，影响了生活空间的舒适性。与在AIO设备上采用的方法相同，可以采用泡沫泵液体冷却技术来解决产品热量的和噪声问题，正如下面的综合家庭娱乐单元所示。

信息和通信工业的电子设备

随着一代代不断提高性能和能力的最新处理器和超大规模集成电路器件的发展，计算机、网络交换机和路由器，首端和光电收发器都在不断地进行演进。虽然采取的任何步骤都必然使热量排散出来，但系统设计人员仍可以通过使用低功耗的处理器和更高效的冷却子系统来减少冷却风扇的数量。

工业电子设备

高功率的电子产品在汽车和运输业中无处不在，虽然大部分电子产品往往都用在热量容易进行交换的环境中，但仍然需要高效率的热量捕获技术。例如，所有的电动汽车都使用需要冷却的高流电子逆变器，泡沫泵冷却技术就是其解决方案的一种候选。即使在常规冷却技术解决方案可以胜任的地方，设计人员应注意到：这一整套全新的泡沫泵冷却技术可以实现电子产品更高的性能。

总结

总之，泡沫泵冷却技术-例如噪声限制下的SILENTFLUX-可以为艺术级设计的电子系统的工程师和用户提供以下好处：

• 低噪声解决方案
• 处理多个热量源
• 相比传统散热管道（新的设计方案）传热更长
• 紧凑和灵活的布局
• 铝制系统的轻重量