データセンターおよびAIサーバー用熱管理材料
高密度コンピューティング向けに低抵抗のインターフェースを構築する
コールドプレートの平坦性、接合層の厚さ、圧力分布、保守性、およびラック内での長期稼働などを考慮して選定された熱伝導材料を用い、GPU、HBM、CPU、VRM、NIC、およびストレージハードウェア全体の熱を制御します。.
コンピュートノードの内部
AIサーバー内のすべてのインターフェースをマッピングする
アクセラレータでは、メモリ、電圧調整、ネットワーク用ハードウェアの隣に、複数の高フラックスデバイスが配置されます。各インターフェースごとに、ギャップ、許容圧力、およびサービス要件が異なります。.
GPU、HBM、およびコールドプレートインターフェース
制御された薄い界面を用いて高い熱流束を管理すると同時に、不均一な圧力、コールドプレートの反り、および実装のばらつきからパッケージを保護します。.
熱伝導材料について詳しく見る →
VRM、メモリ、およびアクセラレータコンポーネント
パッケージ、はんだ接合部、またはPCBに過度な圧縮力を伝達することなく、ヒートスプレッダーやシャーシにコンポーネントの高さのばらつきを吸収させる。.
「MOSFETおよびVRMガイド」を読む →
NIC、スイッチ、ストレージ、および電源シェルフ
連続負荷がかかり、空気の流れが制限されている状況下で、コントローラ、光学部品、パワーステージ、および高密度基板アセンブリから発生する熱をハウジング内に排出する。.
サーマルギャップフィラーを詳しく見る →素材のグループ
化学的処理の前に、インターフェース機能を選択してください
まず、熱流束、ギャップ、表面平坦度、取り付け圧力、向き、およびメンテナンスについて検討します。次に、サーバーの耐用年数を通じて接触状態を維持できる材料の形式を比較検討します。.
高性能サーマルパッド
Bridgeは、HBM、メモリ、VRM、コントローラ、および基板レベルのコンポーネントに関するギャップを、再現性のある配置によって解消しました。.
- 厚みのカスタマイズおよび型抜き形状
- 硬度と圧縮力の制御
- 電気絶縁の選択肢
単一成分の熱感ジェル
不均一な部品配置や変動する間隔に対応し、低応力で量産対応のディスペンシングを実現します。.
- 柔軟で使い捨て可能なインターフェース
- 混合比率の管理なし
- 手動または自動での申請
低抵抗サーマルグリース
ボンディングラインの最小厚さが最優先される、湿式で薄く、平坦で、クランプされたCPUまたはGPUインターフェース。.
- 接触抵抗が低い
- 薄い界面電位
- 整備可能なアセンブリ
相変化界面材料
プロセッサ、アクセラレータ、およびコールドプレートに対して、クリーンな実装と動作温度での濡れ性を確保します。.
- あらかじめ塗布済み、またはシート状
- ボンディングラインが薄い可能性
- クリーン生産の取り扱い
グラファイト製放熱パッド
コントローラ、メモリ、光学部品、およびコンパクト基板領域の付近にある狭いスペースに、局所的な熱を横方向に分散させる。.
- 面内方向への微小な広がり
- ホットスポットの低減
- カスタムダイカット形状
熱伝導性接着剤
クリップや機械式留め具の使用が困難な場合、ヒートスプレッダー、センサー、および冷却部品を接着で固定します。.
- 付着と熱伝達
- 制御された硬化と弾性率
- 耐振動アセンブリ
フォーマットの比較
素材を実際のコンピュートインターフェースに合わせる
最も有力な候補とは、所定の厚さ、圧力、配向条件下で必要な構成要素の温度に達し、かつラックスケールでも使用可能な状態を維持できるものである。.
| 素材の形式 | 最適なサーバーインターフェース | 主な利点 | 設計上の留意点 |
|---|---|---|---|
| 熱伝導パッド | HBM、VRM、メモリ、NIC、およびコンポーネントとスプレッダー間のギャップ | 所定の厚さと、正確な型抜き位置 | 圧縮、高さの変動、および長期的な沈下 |
| 熱伝導グリス | GPU、CPU、またはパッケージとコールドプレートの間のインターフェースの薄型化 | 低い接着線と優れた表面濡れ性 | ポンプによる排出、塗布量、垂直面への使用、および手直し |
| 相変化型TIM | フラット・プロセッサまたはアクセラレータ・インターフェース | 動作温度での濡れを伴うクリーンな取り扱い | 活性化温度、圧力およびサイクル安定性 |
| サーマルジェル | VRMアレイ、不均一な基板、および高さの異なる部品配置領域 | ストレスの少ないコンフォーマンスとディスペンシングの柔軟性 | ディスペンス制御、スランプ、ブリード、および施工性 |
| 黒鉛シート | コントローラ、メモリ、光学系、またはシャーシの熱集中箇所 | 限られた空間における横方向の熱拡散 | 異方性、絶縁性、取り扱い、およびエッジ保護 |
| 熱接着剤 | スプレッダー、センサー、ヒートシンク、または恒久的に取り付けられた冷却部品 | 1回の操作でボンディングと熱伝導経路を形成 | 硬化、弾性率、強度、および除去方法 |
選定ワークフロー
5つのステップでサーバーインターフェースの概要を作成する
有用な材料概要書は、デバイスの電源および冷却アーキテクチャと、測定可能なインターフェース、機械的、保守、および信頼性に関する要件とを結びつけるものである。.
熱源の位置を地図上に表示する
GPU、HBM、CPU、VRM、NIC、およびストレージの損失、温度制限、および動作プロファイルを一覧表示してください。.
スタックを測定する
接触面積、最小および最大の隙間、共面性、コールドプレートの平坦度、および締結部品の配置を記録する。.
圧力予算の設定
アセンブリの公差範囲における、許容されるパッケージ、HBM、PCB、およびはんだ接合部の応力を定義する。.
生産・サービスの計画
設置位置の確認、取り出し、点検、ラックの向き、分解、および現場での交換の必要性を確認してください。.
信頼性の検証
サイクル試験、エージング、および繰り返し使用後のインピーダンス、ポンプアウト、圧縮永久ひずみ、および接触状態を試験する。.
工学上の変数
サンプリングの前に何を明確にしておくべきか？
サンプルが実際のコールドプレート、パッケージスタック、圧力、および向きを正確に反映している場合、AIサーバーの材料選定の精度が向上します。機械設計がまだ変更中の場合は、範囲を提示してください。.
サーバーの性能を決定づけるのは、シリコンから冷却液に至るまでの経路全体であり、単一のW/mK値ではない。.電力と温度
デバイスの定常および過渡的な電力、スロットリング制限、接合部または筐体の目標温度、冷却液および周囲環境条件。.
ギャップと平坦度
ボンディングラインの範囲、パッケージの高さ、HBMの共面性、コールドプレートの反り、表面粗さ、および公差の累積。.
圧力分布
締結パターンの配置、トルク、クランプ荷重、パッケージの応力限界、および有効領域全体にわたる圧力の均一性。.
材料の清浄度
ブリード、アウトガス、シリコーンに対する感受性、汚染物質の許容限度、および近隣の光学系や接点との適合性。.
信頼性と志向性
熱サイクル、連続荷重、垂直設置、ポンプアウト、圧縮永久ひずみ、および予想耐用年数。.
組立および手直し
実装またはディスペンス方法、サイクルタイム、検査、コールドプレートの取り外し、および現場での交換戦略。.
故障の防止
組み立て後に生じるリスクを考慮した設計
試作機は、試験台上では良好に冷却できていても、連続負荷、サイクル試験、および繰り返しのラックメンテナンスを経て、接触不良や機能不全に陥ることがあります。.
パッドの厚さが不適切
パッドが薄すぎると接触不良を起こす恐れがあり、厚すぎると抵抗が増加し、パッケージへの応力が高まる恐れがあります。.
パッドの厚さの選定について確認する →GPUまたはHBMへの負荷の偏り
コールドプレートの湾曲、締結順序、および硬さによって、局所的な高温箇所が生じたり、パッケージスタックに過負荷がかかったりすることがあります。.
圧縮に関するガイダンスを確認する →グリースの排出またはパッドの経年劣化
継続的な荷重や繰り返し負荷により、製品の耐用期間を通じて、接触状態、弾性、および界面被覆率が変化する可能性があります。.
GPUパッドの寿命について理解する →W/mKへの過度な依存
体積導電率だけでは、過度の厚み、濡れ性の悪さ、あるいは圧力のばらつきを補うことはできません。.
「W/mKの値が高いほど必ずしも良いとは限らない理由」をご覧ください →高低差のある場所での接触不良
許容範囲が大きく異なるGPU、メモリ、VRMの隙間には、1種類のインターフェース材では対応できない可能性があります。.
PuttyとPadのフォーマットを比較する →コールドプレートによるリワーク時の損傷
密着性が高すぎたり、剥がれが生じたり、残留物が制御不能になったりすると、アクセラレータの交換や現場でのメンテナンスが困難になる可能性があります。.
パッドアセンブリの一般的な制限事項を確認する →コンピューティング・プラットフォーム
システムが異なれば、熱に関する優先順位も異なる
電力密度、アクセラレータのレイアウト、冷却アーキテクチャ、ラックの向き、およびサービスモデルによって、インピーダンス、コンプライアンス、および再作業性の理想的なバランスは変化します。.
GPUおよびアクセラレータサーバー
- 高熱流束と液体冷却
- GPU/HBMの電圧制御
- 使用可能なコールドプレート
CPUおよび高密度演算ノード
- 軽量なプロセッサインターフェース
- メモリおよびVRMのギャップ制御
- 繰り返し熱サイクル
スイッチ、NIC、および光システム
- ASICおよび光技術の注目分野
- コンパクトな気流経路
- 長時間の無人運転
ストレージおよびメモリシステム
- 制御装置と瞬間加熱
- 薄型筐体の制約
- 大量生産
検証計画
材料試験片だけでなく、最終的な積層体も試験する
クーポンデータは、候補品の比較に役立ちます。サーバーによる検証により、実際の圧力、向き、荷重、およびメンテナンスサイクルを通じて、インターフェースが温度と接触状態を維持しているかどうかが確認されます。.
TIMテストの一般的な基準を確認する →熱インピーダンス
実際の厚さと圧力条件下で、デバイスと冷却液間、あるいは部品とシャーシ間の性能を測定します。.
圧力分布図
ファスナーの締め付けトルク、コールドプレートの平坦度、およびGPUとHBM領域にわたる荷重分布を確認してください。.
排水・エア抜き
連続荷重および繰返し荷重下における変位、被覆状態、および材料の安定性を評価する。.
縦向き
設置されたラックの方向において、スランプ、流動性、および長期接触試験を行う。.
加齢とサイクリング
温度サイクル、高温保存、および長時間運転後のトラックインピーダンスを測定する。.
保守性
除去力、残留物、パッドの損傷、交換時の再現性、および現場での再組み立てを確認してください。.
プロトタイプからラックスケールまで
材料の性能は、組立工程を経ても維持されなければならない
Haktakでは、製剤および投与形態の設計をサポートいたします。コールドプレートの図面、パッケージの高さ、耐圧限界、年間生産量、配置方法、および手直しに関する見込みについては、早い段階で共有してください。.
厚さと硬さのカスタマイズ
GPU、HBM、VRM、およびメモリインターフェースについて、接触バランス、パッケージ応力、および公差範囲を調整する。.
ダイカット加工
開口部、タブ、ライナー、および配置可能な形状を備えたパッドや黒鉛部品を供給します。.
調剤サポート
ゲルやグリースの包装は、ビードの形状、充填量、設備、サイクルタイム、および検査に合わせて調整してください。.
試作サンプル
コールドプレート用金型の製作およびサーバーの検証を行う前に、材料の形状や物性の範囲を比較してください。.
エンジニアリング関連リソース
より堅牢なAIサーバーの材料仕様書の作成
これらのガイドを活用して、材料の形状を比較し、積層形状を定義し、実用的な検証および運用計画を策定してください。.
AIサーバーおよび高消費電力GPU向けサーマルパッド
GPU、HBM、VRM、およびコールドプレートの要件と、サーマルパッドの選定を関連付ける。.
「AIサーバーガイド」を読む →ボンドラインの厚さが性能に与える影響
最終的なインターフェースの厚さが、あらゆるGPUやコールドプレートの比較において重要な要素となる理由をご覧ください。.
ボンドラインの影響を確認する →熱伝導率と熱抵抗の関係
材料の特性やスタック全体の形状が温度にどのような影響を与えるかを理解する。.
「Thermal Metrics」のレビュー →サーマルパッドが機能しなくなる理由
接触を低下させる要因として、圧縮、汚染、経年劣化、および配置上の問題について検討する。.
「パッドの一般的な故障モード」を参照 →低アウトガス性の熱材料
敏感なハードウェアの周辺では、汚染、揮発性物質の損失、およびクリーンコンタクトの要件について考慮してください。.
「低アウトガスガイド」を読む →Haktakの素材製品を見る
利用可能な熱伝導インターフェースおよび接着剤の製品群と各グレードについて確認してください。.
すべての商品を閲覧 →よくある質問
AIサーバー用放熱材に関するよくある質問
最終的な選定結果は、実際のGPU、HBM、コールドプレート、およびラックの積層構成において検証される必要があります。.
GPUのコールドプレートには、どの熱伝導材料が最適でしょうか？
薄型で平らなGPUインターフェースには、熱伝導グリースや相変化材料が一般的に使用されます。積層部の隙間が一定または可変である場合は、熱伝導パッドや熱伝導ゲルの方が適している場合があります。最適な形式は、平坦度、加圧力、ポンプアウトのリスク、および保守性によって決まります。.
HBMやVRMの周囲には、どのような放熱材料が使われていますか？
柔らかいサーマルパッドやディスペンサで塗布するゲルが一般的に使用されているのは、これらによって部品の高さの違いを補いながら、パッケージやPCBへの応力を抑制できるためである。厚さと圧力は、アクセラレータアセンブリ全体にわたって検証を行う必要がある。.
AIサーバーにとって、熱伝導率が高いほど常に良いのでしょうか？
いいえ。最終的な温度は、厚さ、接触抵抗、圧力、表面の濡れ性、および長期安定性にも左右されます。バルク熱伝導率（W/mK）そのものよりも、抵抗の低い完全な界面を確保することがより重要です。.
サーマルグリースのポンプアウトをどのように抑えることができるか？
塗布量を適切に制御し、安定したクランプを行い、適切な粘度を選択するとともに、想定される荷重および温度サイクルを通じて検証済みの配合を使用してください。コールドプレートの平坦性や熱膨張も、材料の移動に影響を与えます。.
サーバーのメンテナンスにおいて、サーマルパッドはいつ交換すべきですか？
パッドが破れたり、恒久的に圧縮された状態になったり、弾力性を失ったり、汚染されたり、分解後に完全な接触状態を再現できなくなった場合は、交換してください。整備手順書には、点検および交換の基準を明記する必要があります。.
Haktakが推奨を行うには、どのような情報が必要ですか？
デバイスの電力、目標温度、接触面積、ギャップ、パッケージの高さ、コールドプレートの平坦度、取り付け圧力、向き、サイクルプロファイル、組立工程、手直し要件、および予想生産数量について共有してください。.
包括的なコンピューティング・スタックから始めましょう
電力、ギャップ、圧力、およびコールドプレートの設計を送信してください
Haktakは、高密度コンピューティングおよびデータセンター向けハードウェア用のサーマルパッド、グリス、相変化材料、ゲル、グラファイト、接着剤の比較を支援します。.