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随着AI的持续渗透,各类AI终端功能日益复杂、性能和集成度不断提高,发热量也随之增加。统计结果表明,电子器件的可靠性与温度是密切相关的, 当温度为70℃~80℃时,每上升10℃,其可靠性下降 50%[1],而电子设备的失效有55%是温度超过允许值而引起的[2]。从手机到平板电脑、笔记本电脑,从数据中心到新能源汽车,散热设计成为了工程师们的重要挑战。
散热的基本原理是通过传导、对流和辐射等方式,将热量从高温区域传递到低温区域,从而达到降温的目的。
传导散热:传导是指热量在物质内部通过原子或分子间振动传递的过程。传导散热通常依靠高导热材料将热量从发热源传递到散热器,最后通过散热器将热量释放。
对流散热:对流是指热量通过流体(如空气或液体)的流动进行传递。风冷系统通过风扇推动空气流动,加速热量的散发。液冷系统是对流散热的另一种形式,通过液体循环将热量带走。
辐射散热:辐射传热是依靠电磁波辐射实现的热量传递过程,是一种非接触式传热,在真空中也能进行。
目前对于 AI 终端的散热设计方法处于多元化发展阶段,散热技术与材料介质繁多,在解决热管理系统中不同工作温度范围的元器件所面临的散热问题,可以通过多种导热材料、零部件取长补短,实现对 AI 终端的高效散热。
以智能手机为例,以石墨膜等散热材料和 VC均热板为主的散热设计系统逐渐成为主流趋势。按照不同的功能设置,可将热管理装置分为热扩展装置、热界面材料和热沉装置[3]。
图源:洞察化学
石墨、铜板等具有较高热导率的散热材料是常见的的热扩展装置,通过迅速将局部热点的热量分散至更广阔的散热区域,快速减轻局部温度过高的问题。
热界面材料主要是用于填充热源与其他界面之间的缝隙。通常,材料间的实际接触面积仅为名义接触面积的1% - 2%甚至更小,热量只能通过少数接触点区域传导,导致热传递路径中的热流道收缩,显著降低了接触面之间的传热效率[4]。
在热扩展装置、热界面材料方面,公司产品包括石墨导热片、导热胶带、组合均热片、相变化导热片、导热硅胶片、导热亚克力胶片等,根据具体应用场景和散热需求,设计和制造出最适合的产品。
热沉装置通常采用 VC均热板,通过内部去离子水的循环流动相变,实现热量的有效传递和散发。VC均热板由上下金属壳板、中间毛细结构层和填充在其中的液体构成,壳板根据需求可使用铜、不锈钢、钛等材质。随着AI 终端朝着高性能、高集成和轻薄化的方向发展,厚度进一步降低的超薄均热板需求日益突出,钛材质的超薄 VC 均热板对于智能手机,特别是折叠屏手机的轻薄化起到了重要作用。目前公司各类超薄VC均热板及散热解决方案应用在多款中高端手机机型中。
此外,公司具备热管、风冷模组、水冷模组等产品的生产能力及系统性散热解决方案,针对不同的应用场景下实现热管理目的,适用于电脑、智能穿戴、XR、AI服务器等各类终端。
“Andy gives, Bill takes away.“(安迪提供什么,比尔拿走什么。) 安迪-比尔定律(Andy and Bill’s Law) 是对软件和硬件升级换代关系的一个概括,硬件性能的提高,很快就会被软件消耗掉。AI 时代对硬件性能要求不断提高,各类功能件将正迎来一个崭新的黄金时代,充满无限的发展机遇。
领益智造将不断创新、致力于提高各类产品性能,以满足 AI 终端发展的需求,携手客户共建 AI 终端的“大未来”。
1913 年,57层的伍尔沃斯大厦高达230米,成为了后来17年中世界上最高的建筑,而58层的复合石墨导热片,大概是多厚呢?
A.231米
B.3mm
C.1mm
D.<1mm
答案下期揭晓!
参考资料:
1.Ozmat B.Interconnect technologies and the thermal perfor⁃mance of MCM[J].Components Hybrids&Manufactur⁃ing Technology IEEE Transactions on,1992,15(5):860-869.
2.中国科学院. 《电子设备热管理》. 北京: 科学出版社, 2022.
3.洞察化学. 《科普 | 手机散热:揭秘你的智能伙伴如何冷静应对》https://mp.weixin.qq.com/s/sjPjpz5_HMFPzgnDudNvVg
4.中国科学院. 《电子设备热管理》. 北京: 科学出版社, 2022.

