来源:东吉(东莞)散热科技有限公司 时间:2025-02-03 03:18:26 [举报]
在云计算行业发展的背景下,越来越多的数据中心建立起来。服务器作为数据中心的核心设备,其、可扩展性和高性价比已成为衡量服务器质量的重要指标。由于服务器体积有限,许多大功率电子元件能否及时将电子元件产生的热量传递给外界,直接关系到服务器运行的稳定性。因此,服务器的散热问题成为制约服务器发展的一大障碍。根据对国内外相关服务器散热技术的分析整理,不难发现服务器散热技术的发展路线,确定服务器散热技术。
服务器散热技术的发展大致可分为三个阶段: (1)1965年至2000年是技术萌芽期:服务器散热技术出现在国外,但发展缓慢,这是因为大型计算机和服务器的发展刚刚起步,服务器散热主要借鉴个人计算机散热技术,主要是传统风冷技术,也出现了液冷技术,主要是电子元件浸入无导电冷却液中,由于当时材料技术的发展,散热器制造成本高。 (2)2001年至2009年是技术成熟期:随着互联网时代的到来,服务器散热要求越来越高,除了改进传统风冷技术和液体冷却技术外,还有风扇控制智能控制技术,随着材料技术的发展,散热器制造成本也降低。 (3)2010年是一个快速发展时期:随着云计算的发展,建立了更多的数据中心,越来越多的服务器需要在有限的空间内布局,散热问题成为数据中心需要解决的头号问题。此时,智能控制技术已成为研究的,新散热材料的出现也给散热领域带来了新的活力。
计算机部件中大量使用集成电路。众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。 散热器的种类非常多,CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器,这些不同的散热器是不能混用的,而其中常接触的就是CPU的散热器。依照从散热器带走热量的方式,可以将电脑的散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷,热管,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等等。
散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的,按导热性能从高到低排列,分别是银,铜,铝,钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵,故好的方案为采用铜质。虽然铝便宜得多,但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)。 常用的散热片材质是铜和铝合金,二者各有其优缺点。铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制),热容量较小,而且容易氧化。而纯铝太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差很多。有些散热器就各取所长,在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。 对于普通用户而言,用铝材散热片已经足以达到散热需求了。
实际上,任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式,只是侧不同罢了。比如普通的CPU散热器,CPU散热片与CPU表面直接接触,CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片;散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走;而机箱内空气的流动也是通过热对流将 CPU 散热片周围空气的热量带走,直到机箱外;同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。
依照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动散热和被动散热,前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷、热管、液冷、半导体制冷和压缩机制冷等等。 风冷散热是常见的,而且非常简单,就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低、安装简单等优点,但对环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
热管是一种具有导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。
当热量传到散热器的顶部后,就需要尽快地将传来的热量散发到周边环境中去,对风冷散热器而言就是要与周围的空气进行热交换。这时,热量是在两种不同介质间传递,所依循的公式为Q=α X A X ΔT,其中ΔT为两种介质间的温差,即散热器与周围环境空气的温度差;而α为流体的导热系数,在散热片材质和空气成分确定后,它就是一个固定值;其中重要的A是散热片和空气的接触面积,在其他条件不变的前提下,如散热器的体积一般都会有所限制,机箱内的空间有限,过大会加大安装的难度,而通过改变散热器的形状,增大其与空气的接触面积,增加热交换面积,是提高散热效率的有效手段。要实现这一点,一般通过用鳍片式设计辅以表面粗糙化或螺纹等办法来增大表面积。
插齿工艺大胆改进传统的铜铝结合技术。先将铜板刨出细槽,然后插入铝片,利用60吨以上的压力,把铝片结合在铜片的基座中,并且铝和铜之间没有使用任何介质,从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接,从而避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端,大大提高了产品的热传导能力,并且可以生产铜片插铝座,铜片插铜座等各种工艺产品,来满足不同的散热需求。这种技术明显延长了一部分铜铝结合技术的寿命。
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