AIフォン、AIPC冷却技術

AI PCの概念が初めて提唱されたのは2023年9月。大手メーカーからAI PCやAI対応PC端末が発売され、放熱機能が人々の意識を呼び起こし始めた。放熱はAI PCの性能解放を保証します。放熱性能は、PC のパフォーマンスの安定性と信頼性を直接決定します。電子機器の主な故障モードのうち、故障の 55% は過度の温度によって引き起こされます。電子部品の故障率は、動作温度の上昇とともに指数関数的に増加します。温度が 10 ℃ 上昇するごとに、システムの信頼性は 50% 低下します。したがって、PC の放熱能力は全体的なパフォーマンスに影響を与える重要な要素の 1 つとなっています。

チップの演算能力の向上により、放熱に対する要件も高まりますが、同時に、重量、厚さなどの点でラップトップの全体的な設計要件を満たす必要があります。現在、さまざまな AI PC メーカーの放熱ソリューションは完全に一貫しているわけではありませんが、放熱能力を向上させて発熱を削減するという全体的な考え方は一貫しています。

使用されている主な部品と材料は次のとおりです。

サーマルインターフェースマテリアル: すべての放熱モジュールで広く使用されており、ヒートシンクとの接触時に電子材料表面の小さな隙間や凹凸のある穴を埋め、熱エネルギー伝導を促進し、チップの熱エネルギーを放熱フィンに伝達するために使用されます。 、チップの温度を下げ、チップの寿命と製品のパフォーマンスを向上させます。サーマルインターフェース材料の種類には、熱伝導性シリコーンフィルム、熱伝導性テープ、熱伝導性ペースト、熱伝導性接着ペーストなどが含まれます。異なる材料間の主な違いは、熱伝導率、材料の信頼性、耐電圧性、軟質硬度などにあります。 。

ヒートパイプ: 材料の蒸気と液体の二相変化と対流の原理を使用して設計されています。ヒートパイプの主な特徴は急速な温度均一化であり、電子製品の放熱デバイスで最も一般的に使用され、効率的な熱伝導コンポーネントです。応用範囲が広く普及率も高く、各種熱交換器や冷却器などに幅広く使用されています。ヒートパイプは一般に純銅でできており、平らで中空の形状をしており、凝縮水で満たされており、伝導された熱をもう一方の端のファン側に伝達する役割を果たします。 AI PC では、放熱用の銅パイプの数を増やす必要がある場合があります。

ベーパーチャンバー:​​ VC は二相熱伝達の基本コンポーネントです。ヒートスプレッダーの熱伝達能力は二相冷却の平面形式を採用しており、高温の点熱源を広範囲に素早く伝達して放熱できます。その機能と動作原理はヒートパイプと同じで、板状の空洞内に封入された流体の蒸発、凝縮、循環によって駆動されます。チップ電力の増加とチップ サイズの縮小により、全体の電力密度が増加しました。ヒートパイプと比較して、平らな温度均一化プレートの適用により、熱伝導率がより速く、より均一になります。原理的に、ヒートパイプの熱伝導モードは線状熱伝導モードである1次元であるのに対し、ヒートスプレッダの熱伝導モードは面熱伝導モードである2次元です。また、ヒートパイプは直線や曲がりパイプしか作ることができないのに対し、熱交換器は平面的な形状であるため、複雑な曲面形状も作ることができます。また、熱交換器はヒートパイプに比べて設置できる放熱フィンの数が多いため、熱伝達が大きくなります。

冷却ファン: 冷却ファンは、さまざまな冷却製品の重要なコンポーネントとなっています。冷却モジュールでは、冷却スペースが限られているため、ファンは熱を放散するための強制空気対流の機能を実現できます。異なるファンブレードを設計することにより、ファンの動作中に空気の流れが生成され、強力な風圧を生成し、動作機器の温度を下げ、電子製品の安定したクロック周波数を維持し、熱損失による機器の性能低下を回避します。通常、ファンの数は固定されており、速度を上げることで熱放散のニーズに応えます。

このうちグラファイトフィルムは、ポリイミドフィルムを原料とし、炭化、黒鉛化、圧延して作られます。人造黒鉛紙とも呼ばれます。 DSNでは、製品形態に応じて、グラファイトロール、グラファイトシート、カスタマイズグラファイトシートなどのグラファイトフィルムを販売しています。このうちグラファイトコイルは半完成品のため、お客様にてさらに切断してご使用いただく必要がございます。グラファイトシートは通常、打ち抜き後の完成品であり、電子製品に直接適用できます。熱分解グラファイトシートを購入する場合は、お問い合わせを歓迎します。現在、スマートフォン用グラファイトシートは世界の主要な用途となっています。

人造黒鉛紙は、柔軟性、高温および低温耐性、化学的安定性、優れた水平熱伝達能力を備えています。水平方向への強い熱拡散能力があり、小型化されたインテリジェント電子機器における局所的なホットスポットの解消、温度勾配の平滑化、熱流方向の変更などに高い応用価値を持っています。

人造黒鉛紙は主に家電業界でスマートフォン、ラップトップ、LCDディスプレイ、ウェアラブルデバイスなどの分野で使用されています。熱はグラファイトフィルムを通して水平方向に素早く拡散し、大きな熱伝導表面積を形成し、効果的に熱を伝達し、デバイスの放熱効率を向上させます。

上記放熱ソリューションの中でも、家電製品の高性能化、多機能化、薄型化が進むにつれ、スマートフォン、ノートパソコン、スマートプロジェクターに代表される家電製品の内部部品の発熱・放熱に対する需要が大幅に増加しています。 。ヒートパイプや温度均一化プレートは、その優れた熱伝導性により家電ブランドメーカーへの採用が増えており、その普及率はますます高まっています。