Les pastilles thermiques utilisées dans les serveurs IA servent généralement à refroidir la mémoire HBM, les circuits de régulation de tension (VRM), la mémoire, les composants de puissance, les contrôleurs réseau et d’autres composants situés à différentes hauteurs sous un dissipateur thermique, une plaque froide ou un châssis. Elles ne constituent pas nécessairement le meilleur matériau pour l’interface principale de la puce du GPU. Ce point de contact nécessite souvent un TIM beaucoup plus fin. Pour faire le bon choix, il faut commencer par cartographier séparément chaque chemin thermique, chaque espace et chaque limite de pression.

Cette distinction revêt aujourd’hui davantage d’importance, car les accélérateurs d’IA ne sont plus de simples cartes d’extension qui ronronnent dans un boîtier spacieux. Un NVIDIA H100 SXM peut être configuré jusqu’à 700 W, tandis que AMD indique une puissance maximale de 750 W pour la carte pour l'Instinct MI300X. Quand on intègre huit accélérateurs dans une seule plateforme, la chaleur n'est plus un simple problème secondaire. Elle devient une contrainte de conception.
Pour autant, un serveur ne se refroidit pas automatiquement simplement parce qu’il est équipé d’une plaque de refroidissement. La chaleur doit traverser le boîtier, le matériau d’interface, le dissipateur, la plaque de refroidissement, le circuit de refroidissement et le système de l’installation. Un tout petit problème au niveau d’un seul point de contact peut bloquer toute la chaîne, à l’image d’un péage où une seule voie serait ouverte.
Ce guide explique où les pastilles thermiques trouvent leur place, où elles ne conviennent pas, et comment les choisir sans se laisser influencer par des chiffres impressionnants figurant dans les fiches techniques. Il s'adresse aux ingénieurs en thermique, aux concepteurs de serveurs, aux fabricants sous contrat, aux équipes chargées du matériel des centres de données et aux acheteurs qui ont besoin d'un matériau efficace en production, et pas seulement en laboratoire.
Vous travaillez sur une solution thermique pour un serveur d'IA ? Envoyez à Haktak la carte des composants, la plage d'écart, la limite de pression et l'architecture de refroidissement via le page de contact. Vous pouvez également consulter l'intégralité du gamme de matériaux d'interface thermique.
Pourquoi les serveurs d'IA exercent-ils une telle pression sur les interfaces thermiques ?
Les serveurs d'IA combinent des accélérateurs haute puissance, une mémoire à large bande passante, des systèmes de conversion d'énergie et des interconnexions ultra-rapides au sein d'un boîtier compact. L'air ou le liquide ne peuvent évacuer la chaleur qu'une fois celle-ci parvenue à un dissipateur thermique ou à une plaque de refroidissement. L'interface thermique entre les composants et ces dispositifs de refroidissement influe donc sur la marge de température, la fréquence de fonctionnement en continu, la puissance des ventilateurs, la fiabilité et le comportement en service.
Caractéristiques techniques officielles de la carte H100 de NVIDIA jusqu'à 700 W pour la version SXM. AMD indique une puissance maximale de la carte de 750 W et 192 Go de mémoire HBM3 pour le MI300X. Il ne s'agit pas de comparaisons directes, mais elles montrent l'ampleur de la chaleur concentrée autour des modules d'accélérateurs modernes.
Au niveau des rayons, les chiffres s'accumulent rapidement. Cadre de référence de l'ASHRAE sur la performance énergétique des centres de données basés sur l'IA aborde les environnements d'IA spécialement conçus pour des puissances comprises entre 50 et 120 kW et plus par rack, et recommande des architectures de refroidissement adaptées à ces densités. Le refroidissement des locaux est certes important. Cependant, le système de refroidissement des locaux ne peut pas remédier à une mauvaise connexion entre un composant et une plaque de refroidissement à l'intérieur du serveur.
Trois tendances compliquent la conception de l'interface :
- Plus de puissance sur une surface réduite. Le flux thermique augmente même lorsque la surface totale des modules reste inchangée.
- D'autres composants autour de l'accélérateur. Les empilements HBM, les régulateurs de tension, les dispositifs d'interconnexion et les étages de puissance créent des points chauds supplémentaires.
- Une marge mécanique réduite. Les boîtiers de grande taille, les interconnexions à pas fin et les cartes à haute densité ne supportent pas une force de serrage non contrôlée.
La tâche ne consiste pas simplement à “ maintenir le GPU à une température acceptable ”. Il s'agit de veiller à ce que le GPU, la mémoire et l'alimentation restent tous trois dans leurs limites, sans déformer le module, sans priver un composant voisin de contact ni compliquer l'intervention sur site.
Tout d'abord, déterminez quel type d'interface vous concevez

Un accélérateur IA comporte plusieurs interfaces thermiques, qui remplissent chacune des fonctions différentes. Le circuit principal du GPU utilise souvent un matériau fin entre la puce, le couvercle, le dissipateur thermique ou la plaque froide. Les cales d'espacement sont plus couramment utilisées lorsque la hauteur des composants varie ou qu'il faut combler une distance plus importante. Le fait de mélanger ces différents emplacements entraîne des spécifications inadéquates et, parfois, des retouches très coûteuses.
TIM1 : Puce fixée au dissipateur thermique intégré ou au couvercle du boîtier
Le TIM1 est placé à l'intérieur du boîtier, entre la puce de silicium ou les « chiplets » et le couvercle ou le dissipateur thermique. Il peut s'agir de soudure, d'une pâte haute performance, d'un film ou d'un autre matériau spécialement conçu pour le boîtier. Les fabricants de serveurs ne le remplacent généralement pas. C'est le fournisseur du boîtier qui contrôle cette interface, car les contraintes subies par la puce, son gauchissement, l'adhérence et la fiabilité à long terme sont étroitement liés.
TIM2 : Couvercle du boîtier vers le dissipateur thermique ou la plaque de refroidissement
Le TIM2 assure la liaison entre le couvercle du boîtier et le matériel de refroidissement externe. Cette jonction est généralement mince et soigneusement serrée. On utilise couramment de la graisse, un matériau à changement de phase, un film haute performance ou d’autres TIM à faible épaisseur de couche adhésive. Une cale d’espacement classique d’un millimètre d’épaisseur est rarement le premier choix lorsque les deux surfaces sont planes et que l’objectif principal est d’obtenir une résistance d’interface aussi faible que possible.
Interfaces Gap-Pad autour des composants HBM, VRM et des composants associés
Les cales thermiques trouvent leur utilité lorsque des modules de mémoire, des régulateurs de tension, des inductances, des contrôleurs, des retimers ou des composants situés à l'arrière doivent être reliés à un dissipateur, un châssis, un couvercle ou une plaque de refroidissement communs, malgré des différences de hauteur. La cale comble un écart mesurable et compense les tolérances. Elle peut également assurer une isolation électrique et amortir les vibrations.
Interfaces carte-châssis et plaque arrière
Certaines conceptions prévoient un circuit secondaire reliant l'arrière du module ou la carte serveur à une plaque structurelle. Les pastilles permettent de dissiper la chaleur de faible intensité, de réduire les points chauds locaux et d'exploiter une partie du châssis qui, sans cela, resterait inutilisée. Le circuit passant par la plaque arrière est utile, mais il ne remplace pas comme par magie un circuit principal du GPU défaillant.
| Emplacement de l'interface | Condition typique d'écart | Probablement de la famille TIM | Principal enjeu de conception |
|---|---|---|---|
| Matrice ou chiplet vers le couvercle du boîtier | Extrêmement fin, avec un conditionnement adapté | TIM pour soudure, pâte, film ou boîtiers de pointe | Contrainte, déformation et très faible résistance |
| Couvercle du boîtier vers le dissipateur thermique/la plaque froide du GPU | Fin, plat et serré | Graisse, PCM, film mince ou TIM haute performance | Épaisseur de la ligne de collage, débit de pompage et pression de montage |
| HBM ou mémoire vers le dissipateur/la plaque froide | Écart variable faible à modéré | Coussin thermique souple, gel ou produit de remplissage liquide | Coplanarité, pression et température de mémoire |
| VRM, MOSFET ou inductance vers la plaque de refroidissement | Hauteurs variables des éléments | Pâte thermique, mastic, gel ou produit de comblement | Isolation électrique, conformité et forte chaleur locale |
| Face arrière du module vers le châssis/la plaque arrière | Zone modérée et écart | Assemblage à l'aide d'un tampon découpé à l'emporte-pièce ou de graphite | Contraintes dans le circuit imprimé, planéité et dissipation thermique secondaire |
| Retimer, carte réseau ou ASIC de commutateur vers le châssis | Écart défini entre le composant et le capot | Cale, graisse ou PCM selon l'écart | Facilité d'entretien et interaction avec les flux d'air |
Si, sur votre schéma, les six emplacements sont tous libellés “ coussin thermique ”, prenez le temps de réfléchir. C’est l’assemblage mécanique qui doit déterminer le type de matériau, et non une appellation générique utilisée par le service des achats.
Où utilise-t-on les coussinets thermiques à l'intérieur des serveurs IA et GPU ?
Les coussinets thermiques sont utilisés chaque fois qu'un serveur a besoin d'un pont propre, reproductible et compressible entre des composants de hauteurs inégales et une surface de refroidissement. Parmi les applications typiques, on peut citer les modules HBM et les dispositifs de mémoire, les régulateurs de tension, les modules d'alimentation, les plaques arrière, les puces réseau, les contrôleurs de stockage et les processeurs auxiliaires. Leur rôle s'avère particulièrement utile lorsqu'une seule plaque doit s'adapter à plusieurs hauteurs de composants.
HBM et autres dispositifs de mémoire
La mémoire à large bande passante est placée à proximité de l'accélérateur, car des connexions courtes et larges permettent un flux de données considérable. Cette proximité est idéale pour les performances, mais pose des problèmes de refroidissement. La température de la mémoire HBM et celle du GPU influencent le même environnement au niveau du boîtier, tandis que la coplanarité du boîtier et sa déformation locale affectent le contact.
Un tampon souple ou tout autre matériau d'interface thermique (TIM) souple peut relier les zones de mémoire à un couvercle ou à une plaque de refroidissement. Ce matériau doit permettre le transfert de chaleur sans exercer une force excessive sur le boîtier. Il doit également maintenir le contact après des cycles thermiques. Un tampon plus dur et présentant une conductivité plus élevée n'est pas nécessairement plus sûr. Le boîtier peut privilégier la souplesse davantage que le tableur ne privilégie la valeur W/mK.
Les nouvelles architectures de mémoire rendent cela d'autant plus important. SK hynix a présenté publiquement un concept d'iHBM qui prévoit l'ajout d'éléments de refroidissement à proximité des futures interfaces HBM. Il s'agit d'une orientation au niveau du boîtier, et non d'une recommandation concernant un pad prêt à l'emploi, mais cela illustre bien la priorité accordée par le secteur : la chaleur dégagée par la mémoire n'est plus un simple problème secondaire.
VRM, étages de puissance et inductances
Un module d'accélération nécessite une conversion de puissance importante. Les MOSFET, les étages de puissance intégrés, les pilotes et les inductances peuvent générer une accumulation de chaleur autour du GPU. Leur hauteur et la forme de leur surface variant, il est difficile d'y adapter directement une plaque de refroidissement plate.
Les pastilles, les mastics et les matériaux de remplissage jetables sont des solutions couramment utilisées. Une isolation électrique peut s'avérer nécessaire si la plaque de refroidissement est conductrice ou si des nœuds exposés se trouvent à proximité. Pour les inductances, la surface de contact pouvant être irrégulière, la conformité est essentielle. Il ne faut pas appuyer une pastille rigide sur un boîtier fragile simplement parce que l'inductance voisine peut le supporter.
Plaques arrière et cadres de renfort pour GPU
Une plaque arrière peut assurer un soutien mécanique et servir de voie thermique secondaire. Des coussinets peuvent relier les zones chaudes situées à l'arrière à cette plaque. Cette configuration est courante dans les cartes d'extension et peut également se retrouver dans les modules de serveur ou le matériel d'IA en périphérie.
Le refroidissement de la plaque arrière doit être évalué dans le cadre de l'ensemble complet. Des cales épaisses peuvent déformer un circuit imprimé si les entretoises et les vis ne supportent pas la charge. De plus, une plaque arrière chaude doit tout de même pouvoir évacuer la chaleur. Une tôle métallique ne fait office de réservoir thermique que pendant un court laps de temps ; à terme, elle a besoin d'un flux d'air, d'un châssis ou d'un autre chemin de dissipation thermique.
Interfaces réseau, retimers et puces de commutation
Les serveurs GPU intègrent également des cartes réseau haut débit, des DPU, des retimers, des commutateurs PCIe et des composants de structure. Ces dispositifs peuvent être équipés de leurs propres dissipateurs thermiques ou être fixés au capot du serveur. Un support prédécoupé peut faciliter leur mise en place lorsque l'espace disponible est connu et que le capot est retiré lors de l'entretien.
Disques SSD, contrôleurs et ressources de calcul auxiliaires
Les disques NVMe, les contrôleurs BMC, les processeurs et les accélérateurs de stockage constituent autant de petites sources de chaleur réparties dans le châssis. Des pastilles peuvent les relier à des supports ou à des dissipateurs thermiques guidés par le flux d’air. L’objectif de conception peut être davantage axé sur la fiabilité et l’uniformité de la température que sur un flux thermique maximal.
Les propriétés des pastilles thermiques qui comptent plus que les chiffres marketing

Les caractéristiques de l'interface mise en place dépendent de la conductivité thermique, de l'épaisseur, de la résistance de contact, de la compression, de la surface, de la planéité de la surface et du vieillissement. Une valeur W/mK élevée décrit une propriété du matériau selon une méthode donnée. Elle ne permet pas à elle seule de prédire la température des points chauds du GPU. Les ingénieurs doivent comparer les pastilles candidates en tenant compte d'épaisseurs et de pressions réalistes, puis vérifier leurs performances dans le module complet.
Conductivité thermique et impédance thermique
La conductivité thermique indique la facilité avec laquelle la chaleur traverse le matériau. L'impédance thermique, ou résistance thermique, décrit la perte de température liée à une condition d'interface particulière. Pour une couche simple et homogène :
R = t / (k × A)
Ici, t c'est l'épaisseur, k est la conductivité et A c'est la surface de contact. Les joints réels introduisent une résistance de contact au niveau des deux surfaces. Ainsi, oui, un coussin de 12 W/mK peut être moins performant qu'un coussin plus souple de 6 W/mK si le premier est plus épais ou s'il ne touche que très légèrement la surface.
Lire Conductivité thermique et impédance thermique : critères de sélection d'un TIM et Pourquoi une valeur W/mK élevée ne garantit pas toujours un meilleur refroidissement avant de comparer les valeurs nominales.
Épaisseur de la ligne de liaison et écart réel
Mesurez l'écart minimal, nominal et maximal une fois l'assemblage réalisé. Tenez compte de la hauteur du boîtier, de la tolérance des composants, des variations de soudure, de la courbure du circuit imprimé, de la planéité de la plaque de refroidissement, de la compression du joint, de l'ordre de pose des fixations et de la dilatation thermique.
La plaquette sélectionnée doit être en contact à l'écartement maximal et rester en dessous de la limite de force à l'écartement minimal. Ajouter 1 mm “ par mesure de sécurité ” a un coût. Une épaisseur supplémentaire allonge le trajet thermique et augmente généralement la charge.
Haktak’s Guide de choix de l'épaisseur des pastilles thermiques et Guide des tolérances d'épaisseur expliquez plus en détail le processus d'empilement.
Compression, module et force totale
La compression expulse l'air et aide le matériau à épouser la forme. Une compression insuffisante entraîne un contact partiel. Une compression excessive peut déformer une carte, surcharger les soudures, fissurer des composants ou perturber l'interface principale entre le GPU et la plaque de refroidissement.
La force totale correspond à la pression multipliée par la surface. Ce principe simple prend souvent les équipes au dépourvu. Un coussin qui semble souple entre deux doigts peut générer une charge importante lorsqu'il recouvre un module de grande taille.
Ne confondez pas la dureté avec une courbe de compression. Demandez les données de contrainte-déformation ou de compression-déformation pour l'épaisseur et la température concernées. Ensuite, consultez Comment la compression influe sur les performances des coussinets thermiques et Taux de compression des pastilles thermiques : quel est le niveau optimal ?.
Isolation électrique
De nombreux cales en polymère chargées de céramique sont électriquement isolantes. Ce n'est pas le cas du graphite ni de certains matériaux spéciaux haute performance. Il convient de déterminer si la cale recouvre des conducteurs exposés, des étages de puissance ou des composants de refroidissement mis à la terre. La rigidité diélectrique, la résistivité volumique, la résistance à la perforation, la distance de fuite et la distance isolante font partie intégrante du plan complet de sécurité électrique.
IEC 60243-1 traite des essais de résistance diélectrique des matériaux isolants solides aux fréquences du réseau électrique. Un bon résultat facilite le choix du matériau ; il ne certifie pas le serveur dans son ensemble. Le guide de Haktak sur coussinet thermiques électriquement isolants apporte un contexte concret.
Déformation rémanente après compression et contact à long terme
Les serveurs IA peuvent fonctionner en continu sous une charge de serrage constante. Avec le temps et sous l'effet de la température, un patin en polymère peut se détendre ou subir une déformation permanente. La pression de contact peut diminuer, notamment après des cycles de fonctionnement ou un démontage pour entretien.
Renseignez-vous sur la manière dont la déformation rémanente après compression a été mesurée : la durée, la température, le niveau de compression et la période de récupération sont autant de facteurs importants. Vérifiez ensuite les performances thermiques après vieillissement dans la pile réelle. Un échantillon non utilisé peut paraître parfait, alors que l'interface perd discrètement de sa marge après plusieurs mois de charge.
Vidange, assèchement et stabilité de phase
Le phénomène de « pump-out » est plus souvent évoqué dans le cadre des graisses, des gels et des matériaux à changement de phase que dans celui des pastilles solides. Des dilatations répétées peuvent éloigner un TIM souple de la zone chaude. Le dessèchement ou la séparation peuvent également altérer les performances. Les pastilles solides résistent à l’écoulement libre, mais elles peuvent subir un fluage, se déchirer ou s’extruder en cas de compression excessive.
Aucun format n'échappe au vieillissement. Seul le mode de défaillance change de forme.
| Propriété | Ce qu'il contrôle sur un serveur d'IA | Question à poser |
|---|---|---|
| Conductivité thermique | Conduction thermique en masse | Quelle méthode, quelle orientation et dans quel état d'échantillon a-t-on procédé ? |
| Impédance thermique | Chute de température à l'installation | À quelle épaisseur, pression et température ? |
| Tolérance d'épaisseur | Contact entre les écarts min./max. | Quels sont les contrôles effectués sur les tôles et les pièces transformées ? |
| Courbe de compression | Charge de contact et charge mécanique | Quelle contrainte apparaît lors de la compression prévue ? |
| Dureté/module | Manipulation et conformité | Quelle balance, quelle épaisseur d'échantillon et quelle température ? |
| Rigidité diélectrique | Preuve de l'isolation électrique | Quelle méthode d'essai et quelle épaisseur de matériau ? |
| Kit de compression | Rétablissement à long terme | Quels sont les temps de maturation, la température et la pression ? |
| Classification des flammes | Comportement au feu des matériaux | L'épaisseur et la structure exactes sont-elles précisées ? |
| Dégazage / composés volatils | Propreté au niveau des contacts et des composants optiques | Quel essai et quelle limite d'acceptation ? |
| Données relatives aux cycles thermiques | Stabilité des contacts sur toute la durée de vie | Les performances ont-elles été mesurées à nouveau après le vélo ? |
Matériaux pour coussinets thermiques destinés aux serveurs GPU
La plupart des cales d'espacement utilisent un liant polymère enrichi en particules thermoconductrices. Les élastomères de silicone sont couramment utilisés car ils peuvent être souples, stables et faciles à mettre en œuvre. Les liants sans silicone sont destinés aux systèmes sensibles à la contamination. Les charges céramiques favorisent la conduction et l'isolation électrique, tandis que le graphite assure une bonne dissipation thermique mais est électriquement conducteur et anisotrope.
Coussinets thermiques en silicone
Coussinets thermiques en silicone Ils couvrent une large gamme d'épaisseurs, de niveaux de dureté et de performances thermiques. Ils s'adaptent parfaitement aux capteurs HBM, aux modules VRM, aux mémoires et aux composants situés à l'arrière, tout en restant faciles à découper.
Parmi les risques potentiels, on peut citer la migration des siloxanes, les suintements d'huile de silicone ou les restrictions imposées par le client concernant les matériaux. Ces problèmes dépendent de l'application. Un tampon en silicone n'est pas automatiquement source de salissures, et un tampon sans silicone n'est pas automatiquement synonyme de faible dégagement gazeux. Il convient de déterminer le risque réel.
Coussinet thermiques sans silicone
Coussinet thermiques sans silicone Cette exigence peut être imposée à proximité de composants sensibles, de matériel optique, de procédés de revêtement ou d’assemblage, ou lorsqu’un géant du cloud dispose d’une liste de matériaux soumis à des restrictions. Précisez ce que signifie “ sans silicone ” dans le cadre du projet et indiquez si un test analytique ou de dégazage spécifique est requis.
Voir Comprendre les matériaux thermiques sans silicone et Qu'est-ce qu'un matériau thermique à faible dégagement gazeux ? pour expliquer la différence entre les calculs chimiques et les émissions mesurées.
Feuilles de graphite et coussinets thermiques en graphite
Coussinet thermiques en graphite peuvent diffuser la chaleur latéralement à partir d'un point chaud localisé. Leur conductivité dans le plan est souvent bien supérieure à leur conductivité dans le sens de l'épaisseur. Elles sont également conductrices d'électricité et généralement moins souples que les cales d'espacement en élastomère épaisses.
Le graphite peut compléter l'action d'un patin en répartissant la chaleur avant qu'elle n'atteigne une surface de refroidissement plus grande. Il ne doit pas être utilisé comme matériau de remplissage générique pour les espaces épais, sauf si la conception est prévue à cet effet.
Films renforcés et isolants
Le renforcement en fibre de verre ou en polymère améliore la maniabilité, la résistance à la déchirure et la stabilité dimensionnelle. Tissu en silicone thermorésistant Peut convenir aux joints minces et électriquement isolants dont les surfaces sont relativement planes. Le renfort peut toutefois réduire l'adhérence ; il convient donc de vérifier le contact sur les inductances irrégulières ou les composants de hauteurs différentes.
Choix des charges céramiques et des liants
Parmi les charges isolantes courantes, on trouve notamment l'oxyde d'aluminium, le nitrure de bore et d'autres systèmes céramiques. La formulation influe sur la conductivité, la souplesse, la densité, le comportement de surface et le coût. Une quantité plus importante de charge peut augmenter la conductivité, mais peut également accroître la rigidité. La meilleure formulation est celle qui offre un bon équilibre : c'est une réponse un peu banale, mais c'est la plus honnête.
Pâte thermique, graisse, PCM, gel ou produit de remplissage liquide ?
Utilisez un coussin lorsque l'écart est défini, que le positionnement par découpe apporte une valeur ajoutée et que la retouche ou la propreté sont importantes. Utilisez de la graisse ou un matériau à changement de phase pour les interfaces primaires minces et serrées. Envisagez d'utiliser un gel, un mastic ou un produit de remplissage liquide pour les pièces délicates, les topographies complexes ou les écarts très variables. Le refroidissement par liquide modifie le dissipateur thermique, mais pas cette logique d'interface de base.
| Format TIM | Meilleure utilisation du serveur IA | Avantages | Points à surveiller |
|---|---|---|---|
| Coussin thermique | HBM, VRM, mémoire, plaque arrière et écarts définis entre les composants et le boîtier | Positionnement précis, géométrie fixe, contrôle et facilité d'entretien | Force d'assemblage, épaisseur fixe et chutes de découpe |
| Graisse thermique | Interfaces entre le couvercle d'un boîtier mince et un dissipateur thermique ou une plaque froide | Ligne de soudure très fine et faible résistance de contact | Vidange, assèchement, distribution et services liés aux déchets |
| TIM à changement de phase | Interfaces GPU/CPU fines et fixées par serrage qui atteignent la température d'activation | Manipulation à sec avant l'activation et bon mouillage lors de l'utilisation | L'activation, la pression et le nombre de cycles doivent correspondre aux spécifications de conception |
| Gel thermique ou pâte thermique | Composants fragiles de hauteurs variables et espaces à faible contrainte | Excellente conformité et faible contrainte mécanique | Le contrôle de l'affaissement, du durcissement, des résidus et de la distribution varie selon les produits |
| Produit de remplissage liquide pour interstices | Cartes mères complexes présentant des espaces importants ou variables | Distribution automatisée, faible contrainte et peu de rebuts liés à la forme | Équipement, comportement de durcissement/écoulement, inspection et retouches |
| Feuille de graphite | Propagation latérale à partir de points chauds compacts | Une diffusion dans le plan à la fois fine et efficace | Conductivité électrique, traitement des bords et conformité en cas d'écart important mais faible |
Le refroidissement par liquide rend-il les pastilles thermiques obsolètes ?
Non. Le refroidissement par liquide directement sur la puce remplace ou complète le dissipateur thermique côté air, mais la chaleur traverse tout de même les interfaces entre le boîtier et les composants avant d’atteindre la plaque froide. Des coussinets peuvent subsister autour de la mémoire HBM, des dispositifs de puissance, des retimers et des plaques arrière. En réalité, une plaque froide plus performante peut faire en sorte que la résistance des interfaces internes représente une part plus importante de l’élévation totale de température.
Les Document de l'Open Compute Project consacré aux plateformes d'entraînement à l'IA de Meta souligne que la résistance interne du boîtier, le contrôle du gauchissement et la mise en œuvre d'un TIM revêtent une importance croissante pour les modules à haute puissance. Le liquide est efficace, mais il ne peut pas compenser un mauvais contact.
Les systèmes à refroidissement par air, par liquide et par immersion nécessitent des solutions différentes

L'architecture de refroidissement définit les conditions aux limites pour chaque TIM. Les serveurs refroidis par air dépendent fortement de la résistance du dissipateur, du débit d'air et de la température d'entrée. Le refroidissement liquide direct rapproche la plaque de refroidissement de la puce, mais impose des contraintes supplémentaires en matière de température, de débit et de pression du fluide de refroidissement. Le refroidissement par immersion soulève des questions de compatibilité des matériaux et d'étanchéité. Il ne faut pas reproduire aveuglément une même spécification de pad pour ces trois techniques.
Serveurs GPU à refroidissement par air
Le refroidissement par air reste une solution pratique pour de nombreux accélérateurs PCIe, serveurs d'inférence, systèmes en périphérie et baies à faible densité. Des pastilles relient souvent la mémoire et les modules VRM au dissipateur thermique principal ou à la plaque arrière. La courbe de fonctionnement du ventilateur, la résistance des ailettes et la recirculation déterminent l'efficacité de ces voies de dissipation.
Une pression trop élevée au niveau du tampon thermique peut entraîner un léger décollement du dissipateur thermique principal par rapport à l'interface du GPU. Cela crée une situation paradoxale où la mémoire se refroidit tandis que la zone la plus chaude du GPU devient plus chaude. Il est donc essentiel de vérifier les points de contact et de respecter l'ordre de pose des fixations.
Refroidissement par liquide directement sur la puce
Les plaques de refroidissement permettent d'évacuer des charges thermiques élevées tout en réduisant la puissance des ventilateurs et en assurant un contrôle plus précis de la température. L'ASHRAE souligne que le refroidissement par liquide revêt une importance croissante, car la densité thermique des composants électroniques dépasse progressivement les capacités du refroidissement par air. Le système doit coordonner l'alimentation en eau de l'installation, une unité de refroidissement central (CDU) ou une boucle de refroidissement technique, les plaques de refroidissement, les raccords rapides, les commandes et le système de détection des fuites.
Au niveau des composants, la planéité de la plaque de refroidissement et le gauchissement du module méritent une attention particulière. Une plaque de refroidissement peut entrer en contact avec le boîtier principal par l'intermédiaire d'une fine couche de TIM, tandis que des îlots de pastilles distincts relient la mémoire HBM ou les composants de puissance. Ces îlots de pastilles ne doivent pas empêcher la plaque d'être en contact avec l'interface principale.
Refroidissement par immersion
L'immersion monophasique ou biphasique consiste à plonger le matériel dans un fluide diélectrique. Les pastilles traditionnelles en contact avec l'air peuvent gonfler, ramollir, libérer des additifs ou perdre leur adhérence en fonction de la composition chimique du fluide. Certaines interfaces nécessitent encore l'utilisation de TIM solides, mais leur compatibilité doit être testée avec le fluide d'immersion, la température et la durée d'exposition exacts.
Ne vous fiez pas à une simple mention générique du type “ résistant à l’huile ”. Les fluides d’immersion varient d’un cas à l’autre. Il en va de même pour les liants et les charges des plaquettes.
Refroidissement hybride
De nombreux serveurs dotés d'IA utilisent un liquide pour refroidir les GPU et les CPU, tandis que la mémoire, les dispositifs de stockage, les blocs d'alimentation et les composants réseau sont refroidis par air. Le cadre de référence de l'ASHRAE décrit cette réalité mixte à l'échelle de l'installation. Un plan thermique au niveau du serveur doit prendre en compte ces deux voies de dissipation thermique, car les charges résiduelles refroidies par air continuent d'influencer la température d'entrée et la consommation énergétique des ventilateurs.
Un processus pratique de sélection des pastilles thermiques
Commencez par l'assemblage, et non par un filtre de catalogue. Identifiez les sources de chaleur et les surfaces de refroidissement, calculez toute la plage d'écart, définissez les limites de force des composants et estimez l'élévation de température admissible au niveau de l'interface. Sélectionnez ensuite les familles de matériaux, réalisez des prototypes de pièces proches de celles de série et validez le serveur sous tension dans les conditions environnementales et d'exploitation prévues.
1. Cartographier la pile thermique
Identifiez le GPU, la mémoire HBM, les circuits d’alimentation (VRM), les inductances, les cartes réseau (NIC), les retimers, les processeurs (CPU), les disques SSD et les contrôleurs associés. Notez la consommation électrique prévue, les limites de température et la surface de refroidissement prévue. Marquez les plaques communes, car la pression exercée par le plot d’un composant peut affecter le contact d’un autre composant.
2. Construire la « pile de tolérances »
Tenez compte de la hauteur des composants, des soudures, du gauchissement du boîtier et du circuit imprimé, de la planéité de la plaque froide, des entretoises, de la position des vis, de la charge exercée par les joints d'étanchéité et des variations de fabrication. Utilisez des jeux minimaux, nominaux et maximaux. Mesurez plusieurs prototypes, et pas seulement le plus réussi.
3. Définir le budget de force
Déterminer les limites de charge des composants et des cartes. Convertir la compression des pastilles en pression à l'aide des courbes fournies par le fournisseur, puis multiplier ce résultat par la surface de contact. Vérifier la répartition des charges et l'emplacement des points d'appui. Pour les plaques de refroidissement à plusieurs îlots, analyser chaque zone et l'effet combiné.
4. Définir l'objectif thermique
Utilisez la puissance et l'élévation de température admissible pour estimer les besoins en résistance d'interface. Tenez compte de la température de la plaque de refroidissement ou du dissipateur thermique. Un tampon thermique ne peut pas compenser un fluide de refroidissement déjà trop chaud ou un flux d'air qui n'atteint jamais les ailettes.
5. Ajouter les exigences en matière d'installation électrique et d'hygiène
Précisez si le matériau doit être isolant, respecter une classe d'inflammabilité, ne pas contenir de silicone, limiter le dégazage ou résister à l'immersion dans un fluide. Évitez les expressions vagues telles que “ de qualité serveur ”. Il est bien plus utile de définir les conditions et les critères de conformité.
6. Comparez les formats, pas seulement les notes
Déterminez quel produit convient le mieux à chaque joint : une pastille, un gel, un mastic, un produit de remplissage liquide, de la graisse ou du PCM. Un serveur peut utiliser jusqu’à quatre types de produits différents. C’est tout à fait normal. Essayer d’imposer un seul matériau partout peut certes simplifier la nomenclature, mais compliquer tous les autres aspects du projet.
7. Réaliser un prototype de la pièce modifiée
Utilisez la forme de découpe prévue, le film de protection, la languette de retrait et le procédé de mise en place. Un coupon carré ne permet pas de détecter les problèmes d’alignement, de confusion entre les films de protection, de poches d’air ou d’interférence avec les connecteurs. Si une automatisation est prévue, testez la présentation et le prélèvement dès que possible.
8. Vérification du bon fonctionnement du matériel alimenté
Mesurez les indicateurs de surchauffe et de points chauds du GPU, la température de la mémoire HBM ou de la mémoire, la température du VRM, les conditions à l'entrée et à la sortie de la plaque de refroidissement, le débit du liquide de refroidissement ou le flux d'air du serveur, les conditions ambiantes et la consommation électrique. Exécutez des charges représentatives d'entraînement ou d'inférence, et non pas uniquement un bref pic de charge passant du mode veille au pic.
9. Âge, ancienneté et nouveau test
Effectuez les séquences requises de température, d'humidité, de vibrations et de cycles de mise sous tension/hors tension. Répétez ensuite les essais thermiques et inspectez l'interface. Démontez puis remontez le matériel pouvant être réparé afin de vérifier si le coussin se déchire, se déplace ou subit une déformation permanente.
Vous avez besoin de composants pour une construction ? Demander des échantillons de coussinets thermiques en précisant la plage d'écart, la surface de contact, la limite de force, la courbe de puissance et le mode de refroidissement.
Comment valider les pastilles thermiques dans le matériel des serveurs d'IA
La validation doit établir un lien entre les propriétés du matériau et les performances au niveau du serveur. Commencez par effectuer des contrôles dimensionnels et mécaniques, puis mesurez les températures en fonctionnement dans des conditions limites contrôlées. Poursuivez par des essais de vieillissement et d'exposition environnementale, puis répétez enfin l'essai thermique. Cette comparaison « avant-après » met en évidence les pertes de contact qu'un échantillon neuf, tel qu'il figure dans la fiche technique, ne peut pas révéler.
Vérifier le contact avant de régler la température
Utilisez un film sensible à la pression, des repères de contrôle, un démontage contrôlé, des techniques de métrologie ou toute autre méthode appropriée pour vérifier la couverture des contacts. Assurez-vous que les îlots de pastilles n'empêchent pas la bonne mise en place de l'interface principale avec la plaque de refroidissement.
Une inspection par contact peut faire gagner plusieurs jours. Si un seul coin entre en contact, aucun lissage CFD, aussi poussé soit-il, ne permettra de sauver le test.
Enregistrer les conditions aux limites
Pour le refroidissement par air, notez la température d'entrée, le débit d'air, la vitesse du ventilateur, la pression et la configuration des cartes voisines. Pour le refroidissement par liquide, notez le type de liquide de refroidissement, la température d'entrée, le débit et la perte de charge. Dans les deux cas, notez la consommation électrique réelle du GPU ou de la carte.
Sans conditions aux limites, deux résultats thermiques ne sont que deux nombres présentés sous des aspects différents.
Surveillez plus que la température du cœur du GPU
Surveillez les températures des points chauds, du HBM/de la mémoire, du VRM, de la carte et des surfaces de refroidissement, dans la mesure où les capteurs ou les méthodes de test le permettent. Un nouveau support peut améliorer les performances d’un composant tout en détériorant celles d’un autre, en modifiant la position de la plaque ou le flux d’air.
Utiliser des charges de travail pertinentes
L'entraînement des IA, l'inférence, les collectifs de communication et les tests sollicitant fortement la mémoire mettent à rude épreuve différentes parties du système. Un test de performance très gourmand en calcul peut entraîner une élévation de la température du GPU différente de celle provoquée par une charge de travail sollicitant la bande passante mémoire. Testez la combinaison d'applications prévue ainsi qu'un scénario de pire cas défini.
Nouveau test après vieillissement
Les cycles thermiques, le stockage à haute température, la chaleur humide, les vibrations et les cycles d'alimentation électrique peuvent mettre en évidence une perte de compression, un fluage, des fissures, de la corrosion ou un déplacement du matériau. La séquence doit correspondre aux exigences et aux risques liés au produit, et non constituer une liste aléatoire copiée depuis un autre serveur.
Pannes courantes des pastilles thermiques des GPU et ce qu'elles signifient généralement
Une température élevée au niveau des points chauds, une surchauffe de la mémoire et des résultats irréguliers d'un serveur à l'autre indiquent souvent un problème de géométrie ou de contact avant de laisser supposer une conductivité insuffisante. Une épaisseur incorrecte, une rigidité excessive, un mauvais positionnement de la découpe, un gauchissement de la plaque de refroidissement et un serrage inégal des vis sont des causes courantes. Les opérations de remplacement comportent un risque supplémentaire : le remplacement d'un seul plot peut perturber l'interface principale du GPU.
Le tampon est trop épais
Un coussinet VRM épais peut éloigner le dissipateur thermique du capot du GPU. La température du cœur ou des zones sensibles augmente, même si le coussinet de remplacement présente une meilleure conductivité. C'est l'un des sujets les plus récurrents dans les discussions sur la réparation des GPU.
Le coussin est trop fin
Le patin peut sembler bien en place, mais il ne se comprime jamais. La température de la mémoire augmente, ou les résultats varient en fonction de l'orientation du châssis et des vibrations. Des traces peuvent indiquer un contact partiel ou l'absence totale de contact.
Le matelas est trop dur
Un matériau dur peut répercuter la charge sur les capteurs HBM, les inductances, les soudures ou le circuit imprimé. Il peut également ne pas s'adapter aux surfaces déformées. Renseignez-vous sur la contrainte de compression, et pas uniquement sur la dureté Shore.
Le pad glisse ou se met en place
Après une longue exposition à des températures élevées, la plaquette risque de ne pas retrouver ses propriétés initiales. La pression de contact diminue. Le serveur passe les tests initiaux avec succès, mais perd ensuite sa marge de sécurité, ce qui correspond exactement au genre de problème que personne n'aime expliquer lors du déploiement d'un parc de serveurs.
La pompe TIM principale se met en marche
La température du GPU peut varier même lorsque les pastilles secondaires sont en bon état. Les dilatations thermiques répétées peuvent entraîner le déplacement de la pâte thermique hors de la zone centrale la plus chaude. L'utilisation d'un PCM adapté ou d'une formulation plus résistante au pompage peut s'avérer utile, mais il convient également de vérifier le système de fixation et l'état de la surface.
Les revêtements ou films de protection restent en place
Oui, cela arrive encore. Des doublures fendues, des couleurs de film similaires et un assemblage réalisé à la hâte rendent cela possible. Utilisez des languettes d'ouverture bien visibles, des consignes de travail visuelles et des emballages « poka-yoke ».
Déplacement des plaquettes lors de l'entretien
Les patins adhésifs peuvent s'étirer ou se déchirer lors du retrait de la plaque réfrigérante. Les patins non adhésifs peuvent tomber ou se déplacer lors du remontage. Précisez si les patins sont réutilisables et incluez des patins de rechange dans le kit d'entretien si nécessaire.
Normes et recommandations sectorielles à connaître
Il n'existe aucune norme unique certifiant qu'un tampon thermique est adapté à tous les serveurs IA. Les méthodes ASTM permettent de caractériser la transmission thermique, les méthodes CEI peuvent servir de base aux essais électriques et environnementaux, la norme UL 94 porte sur l'inflammabilité des matériaux à petite échelle, et les recommandations ASHRAE/OCP définissent les conditions applicables aux centres de données et au refroidissement par liquide. Le plan d'essai du produit doit faire le lien entre ces différents éléments.
| Standard ou source | Sujet pertinent | Ce que cela ne prouve pas en soi |
|---|---|---|
| ASTM D5470 | Propriétés de transmission thermique des matériaux conducteurs et isolants électriques | Température finale du GPU ou équivalence entre laboratoires en l'absence de conditions comparables |
| IEC 60243-1 | Rigidité électrique des matériaux isolants solides | Coordination complète de l'isolation des serveurs ou certification de sécurité |
| Série CEI 60068 | Essais environnementaux tels que la chaleur sèche, le froid, l'humidité, les variations de température et les vibrations | Adéquation, à moins que le niveau de sévérité et les critères de réussite appropriés ne soient sélectionnés |
| UL 94 | Comportement au feu à petite échelle des matières plastiques | Comportement au feu du serveur complet ou d’une épaisseur non testée |
| Recommandations du comité technique 9.9 de l'ASHRAE | Enveloppes environnementales Datacom et recommandations relatives au refroidissement par liquide | Sélection des pastilles au niveau des composants |
| Recommandations de l'Open Compute Project en matière de refroidissement | Refroidissement par liquide, interfaces, fiabilité et commandes des plateformes d'IA | Qualification d'un TIM commercial spécifique |
| Directive RoHS de l'UE | Restrictions relatives à certaines substances dangereuses présentes dans les équipements électriques et électroniques | Performances thermiques, mécaniques ou liées au contact à long terme |
Utilisez la version actuelle demandée par le client. Les méthodes d'essai et leurs éditions sont susceptibles d'évoluer. De plus, ne comparez les données que lorsque l'épaisseur, la pression, la température, le dispositif de fixation et la composition du matériau sont connus.
Pour en savoir plus, consultez le guide de Haktak sur normes courantes en matière de tests TIM et Comment on mesure la conductivité thermique.
Exemple concret d'accélérateur d'IA à plaque de refroidissement
Imaginez un accélérateur de type OAM doté d'un boîtier central, de zones HBM adjacentes et d'étages de puissance disposés sur le pourtour. Une plaque de refroidissement à liquide est en contact avec le boîtier par l'intermédiaire d'un mince TIM primaire. Des îlots distincts s'étendent au-dessus de la mémoire et des VRM. Le schéma représente des écarts nominaux, mais les mesures effectuées sur le prototype révèlent des variations au niveau de la planéité de la plaque et de la coplanarité du boîtier.
La première version utilise un seul type de pastille, ferme et à haute conductivité, sur chaque îlot secondaire. Les températures de la mémoire semblent satisfaisantes. La température au niveau du point chaud du GPU est toutefois plus élevée que prévu. L'inspection des contacts révèle que les pastilles VRM épaisses supportent une charge trop importante et soulèvent légèrement la plaque au-dessus du boîtier principal.
La solution ne réside pas nécessairement dans l'utilisation d'un TIM principal plus conducteur. Une analyse rigoureuse consisterait à :
- Mesurer les écarts minimum et maximum au niveau de chaque îlot.
- Mesurer la planéité de la plaque froide et la coplanarité du boîtier.
- Calculez la force totale résultant de toutes les surfaces des patins.
- Utilisez des patins plus souples ou plus fins aux endroits où la charge est excessive.
- Envisagez d'utiliser un produit de remplissage sous forme de gel ou de liquide sur les composants les plus irréguliers.
- Vérifiez à nouveau le contact de l'interface principale après la modification.
- Effectuez des tests de température du GPU, de la mémoire HBM et du VRM dans les mêmes conditions de puissance et de refroidissement.
- Laissez l'ensemble vieillir, puis refaites les mesures.
Il se peut que la conception finale prévoie l'utilisation d'un PCM fin ou d'une pâte thermique au niveau du TIM2, de coussinets souples sur le HBM et d'un matériau de comblement applicable par distribution sur les composants d'alimentation de hauteurs variables. Cette solution mixte n'est pas le fruit d'une conception désordonnée. Elle consiste simplement à fournir à chaque interface le matériau dont elle a besoin.
Aucun fournisseur sérieux ne peut promettre une baisse spécifique de la température d'un GPU sur la base d'une simple photo. La géométrie, la puissance, le fluide de refroidissement et le mode de montage sont les facteurs déterminants. La sélection des matériaux permet d'affiner les choix ; la validation matérielle permet de trancher la question.
Coussinets thermiques découpés sur mesure pour la fabrication de serveurs IA

Un plot thermique de série est bien plus qu'un simple rectangle découpé dans une feuille. L'emplacement des trous, les zones à éviter, les îlots de plots, l'épaisseur, l'adhérence, le renfort, la conception du revêtement, les languettes de retrait, la présentation et l'emballage : tous ces éléments ont une incidence sur le placement et le rendement. Une conception de conversion bien pensée réduit également le risque qu'un opérateur laisse un film en place ou installe la pièce à l'envers.
Haktak peut aborder les sujets suivants :
- Coussinets découpés sur mesure pour HBM, VRM, mémoire, cartes réseau, retimers et plaques arrière.
- Surfaces de manipulation adhésives d'un seul côté, des deux côtés ou non adhésives.
- Douilles fendues et languettes de traction pour l'assemblage de plaques réfrigérantes.
- Renfort pour les géométries de grande taille, fines ou étroites.
- Feuilles prédécoupées ou formats sur support pour un placement manuel ou automatisé.
- Plusieurs épaisseurs ou matériaux au sein d'un même ensemble de serveurs.
- Réalisation d'échantillons prototypes, puis mise en production en série.
- Étiquettes des pièces, contrôle des révisions, traçabilité des lots et conditionnement adapté.
- Développement d'un matériau lorsque la qualité standard ne répond pas aux critères de souplesse, de conductivité ou de propreté requis.
Les service de développement de matériaux sur mesure est particulièrement efficace lorsque la demande précise des limites mesurables. “ Très souple, très conducteur et très bon marché ” est un souhait courant. Une carte des écarts et un bilan des forces constituent de meilleures données techniques.
Contrôle qualité et questions relatives aux fournisseurs concernant le matériel des centres de données
Le matériel destiné à une flotte à grande échelle nécessite une homogénéité d'un lot à l'autre, une traçabilité et une gestion contrôlée des modifications. La qualification doit porter à la fois sur le matériau de base et sur la pièce transformée, car l'épaisseur, la précision de la découpe, l'orientation du support et la contamination peuvent avoir une incidence sur l'assemblage. Les acheteurs doivent axer le contrôle à la réception sur les risques réels plutôt que de se contenter de collecter des documents administratifs qui ne parviennent jamais jusqu'à la chaîne de production.
Demandez au fournisseur comment il assure le contrôle :
- Identification des matières premières et traçabilité des lots.
- Épaisseur, tolérance et échantillonnage pour les essais.
- Dimensions des découpes, trous, qualité des bords et débris.
- Côté d'accrochage, type de doublure, force de déclenchement et orientation de la languette.
- Défauts visuels, plis, déchirures et particules emprisonnées.
- Manipulation et conditionnement dans le respect des normes d'hygiène lorsque la contamination est un facteur critique.
- Étiquetage relatif à la durée de conservation et conditions de stockage.
- Contrôle du premier article et échantillons de référence validés.
- Notification relative aux changements de processus, de formulation, de revêtement et de fournisseur.
- Maîtrise des non-conformités et ségrégation des lots.
Les grands coussinets souples doivent être calés pendant le transport afin d'éviter qu'ils ne s'étirent ou ne se froissent. Les petits lots peuvent être expédiés par un transporteur public afin de préserver leur disposition. Si la pièce doit être prélevée par un robot, il convient de discuter de la disposition sur la feuille, de la rigidité du support, de la zone de préhension et du contraste de vision avant que l'outillage ne soit validé.
Liste de contrôle pour l'achat de coussinets thermiques pour serveurs équipés de GPU
Joignez un dossier technique succinct à l'appel d'offres. Les fournisseurs sont en mesure de répondre avec plus de précision lorsqu'ils connaissent l'interface, et pas seulement la formulation “ meilleur coussin thermique pour GPU ”. Pour les premiers projets, il est possible d'indiquer des fourchettes, mais le fait de ne pas préciser les limites mécaniques entraîne généralement des cycles d'échantillonnage supplémentaires et ralentit le processus de qualification.
À inclure :
- Format serveur, accélérateur ou module.
- Noms des composants et limites estimées de puissance ou de température.
- Architecture de refroidissement par air, par contact direct avec un liquide, par immersion ou hybride.
- Matériau, finition et planéité de la surface de refroidissement.
- Écart minimal, nominal et maximal par emplacement.
- Surface de contact et schéma de découpe.
- Charge maximale d' serrage par composant, par carte et totale.
- Résistance thermique cible ou élévation de température admissible.
- Exigences en matière d'isolation électrique et de tension.
- Plages de température de fonctionnement, de stockage et d'entretien.
- Humidité, vibrations, immersion dans un liquide ou exposition à des contaminants.
- Sans silicone, dégazage, exigences en matière d'inflammabilité et de substances soumises à restriction.
- Préférences concernant les attaches, les doublures, les languettes d'ouverture et l'emplacement.
- Nombre de prototypes, volume annuel et site de fabrication.
- Rapports d'essais requis, traçabilité et conditions relatives au contrôle des modifications.
Demandez des échantillons représentatifs et la configuration exacte prévue pour la production. Si deux matériaux semblent similaires, testez-les tous les deux dans des conditions identiques d'alimentation et de refroidissement. Un deuxième lot d'échantillons coûte bien moins cher que de relancer la procédure de qualification une fois la conception du rack validée.
Prêt pour la révision du cours ? Contacter Haktak pour obtenir des échantillons, une fiche technique, une solution de découpe sur mesure ou une recommandation concernant un produit de remplissage.
Foire aux questions sur les coussinets thermiques pour serveurs IA et GPU
1. Les GPU haute puissance utilisent-ils des pastilles thermiques sur la puce du GPU ?
Ce n'est généralement pas le cas des coussinets d'épaisseur conventionnelle destinés à combler les espaces. La puce du GPU ou le couvercle du boîtier utilise normalement une fine couche de graisse, un matériau à changement de phase, un film, une interface de boîtier soudée ou un autre TIM à faible résistance. Les coussinets sont plus courants sur les modules HBM, les VRM, les mémoires, les plaques arrière et les composants présentant des espaces plus importants.
2. Quelle est la meilleure conductivité thermique pour un support de serveur IA ?
Il n'existe pas de valeur optimale universelle. Comparez l'impédance thermique à l'état monté, l'épaisseur, la pression de contact, la souplesse et le vieillissement. Un tampon présentant un coefficient W/mK plus faible et assurant un contact total peut offrir de meilleures performances qu'un tampon plus dur, à coefficient W/mK élevé, qui éloigne la plaque de refroidissement du composant.
3. Quelle doit être l'épaisseur des coussinets thermiques de la mémoire du GPU ?
Utilisez les valeurs mesurées (minimale, nominale et maximale) pour l'écart entre le module et la plaque de refroidissement concernés. Ne reprenez pas les épaisseurs d'un autre modèle de GPU. Une épaisseur trop faible empêche tout contact ; une épaisseur trop importante peut augmenter la force exercée et perturber l'interface principale du GPU.
4. Un coussin thermique plus épais peut-il aggraver la température du GPU ?
Oui. Cela allonge le trajet thermique et peut soulever ou incliner le dissipateur thermique ou la plaque de refroidissement. La température de la mémoire peut s'améliorer, tandis que celle des points chauds du GPU augmente. Vérifiez la température de tous les composants après toute modification de l'épaisseur des cales.
5. Puis-je superposer deux coussinets thermiques ?
L'empilement ajoute une interface de contact supplémentaire et peut entraîner un glissement ou une déformation inégale. Il est généralement préférable d'utiliser un seul élément de calage (coussin, gel ou produit de remplissage liquide) correctement dimensionné. Un empilement temporaire peut aider à analyser un jeu, mais il ne doit pas devenir une pratique de production sans validation préalable.
6. Les coussinets thermiques doivent-ils être comprimés ?
Oui, la plupart des cales d'épaisseur nécessitent une compression contrôlée pour épouser la forme de la surface et évacuer l'air. L'intensité adéquate dépend de la courbure du matériau et de la limite de force d'assemblage. Une compression plus forte n'est pas toujours préférable, en particulier au-dessus des capteurs HBM, des BGA et des cartes de serveur fines.
7. La pâte thermique est-elle plus efficace qu'un coussin thermique pour un GPU ?
Pour un assemblage fin, plat et serré entre le boîtier du GPU et le dissipateur thermique, la pâte thermique, la graisse ou le PCM permettent souvent d’obtenir une ligne de collage plus fine. Pour la mémoire, les VRM et les espaces variables, un tampon ou un produit de remplissage d’espace s’avère généralement plus pratique. Ces solutions répondent à des problèmes mécaniques différents.
8. Le refroidissement par liquide rend-il les composés thermoconducteurs (TIM) superflus ?
Non. La chaleur continue de traverser les interfaces internes du boîtier ainsi que la jonction entre le boîtier et la plaque de refroidissement. Des plots peuvent également relier la mémoire HBM, les circuits VRM et les composants secondaires à la plaque de refroidissement. Un meilleur refroidissement par liquide peut rendre la résistance d’interface plus visible, et non l’inverse.
9. Pourquoi la température du point chaud du GPU a-t-elle augmenté après le remplacement du pad thermique ?
Parmi les causes courantes, on peut citer des plaquettes trop épaisses ou trop dures, un serrage irrégulier des vis, une mauvaise application du TIM primaire, des plaquettes déplacées ou une plaque de refroidissement qui ne repose plus à plat. Vérifiez à nouveau le contact et respectez les spécifications mécaniques d'origine lorsque cela est possible.
10. Les pastilles thermiques en graphite peuvent-elles être utilisées sans danger à proximité des cartes graphiques ?
Le graphite est un bon conducteur de chaleur, mais il est également conducteur d'électricité. Il peut donc nécessiter une isolation, un contrôle des bords et un placement minutieux à proximité de petits composants. Il ne s'agit pas d'un substitut générique à une cale d'écartement souple et isolante.
11. Qu'est-ce que le « pump-out » dans une interface thermique de GPU ?
Le « pump-out » désigne le déplacement d'une graisse molle ou d'une pâte loin de l'interface centrale sous l'effet de cycles répétés de chauffage, de refroidissement et de dilatation mécanique. Ce phénomène peut entraîner une augmentation de la température des points chauds au fil du temps. La rhéologie du matériau, l'état de la surface, la ligne de collage et la conception du montage sont autant de facteurs qui l'influencent.
12. Les coussinets thermiques des serveurs peuvent-ils être réutilisés après l'entretien de la plaque de refroidissement ?
Uniquement si les caractéristiques du matériau et la procédure d'entretien le permettent. Vérifiez l'absence de déchirures, de déformation rémanente après compression, de contamination, de désalignement et de perte d'adhérence. Dans le cadre d'une maintenance contrôlée sur site, il est souvent plus sûr d'utiliser des patins de rechange conditionnés avec la révision appropriée.
13. Les serveurs d'IA ont-ils besoin de coussinets thermiques sans silicone ?
Uniquement lorsque le produit fait l'objet d'une restriction définie concernant la présence de silicone, de siloxane, de revêtement, de contact ou de contamination. L'absence de silicone et un faible dégazage ne constituent pas des allégations équivalentes. Préciser la méthode d'essai et le critère d'acceptation avant la sélection.
14. Quelles sont les normes applicables aux pastilles thermiques pour GPU ?
La norme ASTM D5470 est couramment utilisée pour les essais de transmission thermique. La norme CEI 60243-1 concerne les essais de rigidité diélectrique, les méthodes de la norme CEI 60068 portent sur les essais environnementaux, et la norme UL 94 peut être exigée pour l'inflammabilité. Les normes ASHRAE et OCP définissent les conditions d'exploitation des serveurs et de refroidissement. L'applicabilité de ces normes dépend des exigences du projet.
15. De quoi Haktak a-t-il besoin pour recommander un coussin thermique ?
Veuillez fournir le schéma du composant et de la surface de refroidissement, la plage d'écart, la surface de contact, la limite de force, l'objectif thermique, les besoins électriques, la méthode de refroidissement, l'environnement d'exploitation, le type de revêtement souhaité et le volume prévu. Les cartes de puissance, les photos et les données relatives à la planéité de la plaque froide sont également utiles.
Construire la pile thermique autour de l'interface réelle
Le refroidissement des serveurs d'IA est un processus en chaîne. La plaque de refroidissement, le circuit de refroidissement et l'installation technique ont leur importance, mais il en va de même pour les fines couches conformes qui sont en contact avec la mémoire HBM, les VRM et les composants électroniques. Un coussin thermique est efficace lorsque son épaisseur, sa souplesse, sa conductivité et ses propriétés électriques sont adaptées à l'interface concernée. Il s'avère inefficace lorsqu'il est choisi comme solution générique pour pallier une incertitude.
Haktak fournit des matériaux thermiques standard et sur mesure destinés à l'électronique. Découvrir solutions de coussinets thermiques, comparez la version plus large gamme de produits, ou demander une recommandation concernant un matériau pour un serveur d'IA, un module accélérateur ou un ensemble de GPU haute puissance.

