Az alumínium a mesterséges intelligencia hardverének szerkezeti és termikus gerincévé vált. Ez a fém a hővezető képességet, az alacsony sűrűséget és az újrahasznosíthatóságot egyesíti a hővezető képességgel, az alacsony sűrűséggel és az újrahasznosíthatósággal, kezdve a gyorsító klasztereket a termikus költségvetésükön belül tartó könnyűszerkezetes keretekig, amelyek csak néhány mérnöki anyaghoz férnek hozzá. Ez az útmutató elmagyarázza, hogy hol használják az alumíniumot az AI-rendszerekben, mely ötvözeteket szokták megadni, és hogyan kell a tervezőcsapatoknak mérlegelniük a kompromisszumot a rajz közzététele előtt.
Miért illik az alumínium az AI-hardverekhez és az adatközpontokhoz?
A mesterséges intelligencia munkaterhelései hatalmas számítási teljesítményt koncentrálnak egy nagyon kis csomagba, így a tartószerkezet minden kilogrammja és a csomópont hőmérsékletének minden foka számít. Az alumínium egyszerre válaszol mindkét feltételre.
A tiszta fémben nagyjából 237 W/(m·K) hővezető képesség, amely lehetővé teszi, hogy a hő gyorsan elterjedjen a sűrű forgácscsomagokról.
Sűrűsége közel 2,70 g/cm³, körülbelül egyharmada az acélénak, ami csökkenti a megemelt padlók és állványkeretek holtterhelését.
Öngyógyuló felületű oxidfilm, amely megbízható korrózióállóságot biztosít nedves, folyamatosan működő szerverkörnyezetben.
Kiváló alakíthatóság extrudáláshoz, hengeralakításhoz, burkolatok és konzolok precíziós megmunkálásához.
Teljes újrahasznosíthatóság a mérnöki minőség elvesztése nélkül, amely támogatja a körkörös beszerzési politikát a nagy telepítéseknél.
Thermal Management for AI szerverek és gyorsítók
A hűtőbordák, a hűtőlemezek és a gőzkamra héjak jelentik az alumínium legnagyobb alkalmazását az AI-berendezésekben. A 6063-as ötvözetből készült extrudált profilok a léghűtéses gyorsítókártyák alapfelszereltsége, mivel körülbelül 200 W/(m·K) hővezető képességük olyan extrudálási tűrésekkel párosul, amelyek a lamellák vastagságát és menetemelkedését egyenletesen tartják a profil teljes hosszában. Ahol a teljesítménysűrűség meghaladja az eltávolítható levegő mennyiségét, a 3003-as és 6061-es gépekben megmunkált vagy hasított hűtőlemezek folyékony hűtőfolyadékot szállítanak közvetlenül a szerszám területén.
A felületkezelés a teljesítményt is megváltoztatja. Egy átlátszó vagy feketére eloxált réteg 0,8-ra emeli a felületi emissziós tényezőt, így a hő jelentős része sugárzással és konvekcióval távozik az alkatrészből, és ugyanaz az oxidréteg védi a bordákat a kezelési sérülésektől és a páralecsapódástól. Az illesztések kialakítása ugyanilyen fontos: a szerszám, a fedél és a hűtőborda közötti termikus érintkezési anyag meghatározza, hogy a fém tömegvezető képessége valóban felhasználható-e.
Ötvözetválasztás az AI-infrastruktúrához
Az alábbi táblázat felsorolja a mesterséges intelligencia-szerverhez, adatközponthoz és robottechnikai hardverhez leggyakrabban megadott osztályzatokat, tipikus közzétett tulajdonságértékek alapján. A végső kiválasztás mindig a mechanikai terheléstől, az illesztési módtól és a kívánt felületi minőségtől függ.
| Ötvözet | Tipikus indulat | Hővezetőképesség (W/m·K) | Tipikus AI alkalmazás |
|---|---|---|---|
| 1050A / 1060 | H24 | 231–234 | Gyűjtők, árnyékoló lemezek, hőelosztók |
| 3003 | H14 | körülbelül 180 | Folyékony hűtőlemezek, keményforrasztott hűtőcsatornák |
| 5052 | H32 | körülbelül 138 | Alvázpanelek, állványburkolatok, só{0}}levegőtűrő házak |
| 6061 | T6 | körülbelül 167 | Megmunkált burkolatok, konzolok, hideglemez testek |
| 6063 | T5 | körülbelül 200 | Extrudált hűtőborda profilok és rack gerendák |
Tokozatok, EMC árnyékolás és robotika
Az alumínium házak megvédik az érzékeny gyorsítókat és hálózati kártyákat az elektromágneses interferencia ellen, miközben mechanikai és termikus interfészként is működnek. A vezetőképes konverziós bevonatokat és a tömítőcsatornákat együtt alkalmazzák, így a zárt burkolat továbbra is megfelel a rajzon szereplő behatolásvédelmi osztálynak, jellemzően az IP54-es rack-be szerelt berendezéseknél, és az IP65-ös peremszekrényeknél poros vagy nedves helyeken az IEC 60529 szerint.
Az AI-vezérelt robotikában és drónokban a 6061-T6 és 7075-T6 erősség-/-tömeg aránya alacsonyan tartja a mozgó tömeget, ami közvetlenül csökkenti a működtetőelem nyomatékát és az akkumulátor igénybevételét. Az alumínium könnyen megmunkálható egy darabból álló szár- és keretgeometriává, elvezeti a hőt a fedélzeti következtetési processzorokból, és eloxálható a csúszófelületek kopásállósága érdekében.
Fenntarthatósági, újrahasznosítási és ellátási szempontok
Az összes valaha gyártott alumínium több mint 75 százaléka még mindig üzemben van, és az újraolvasztáshoz az elsődleges olvasztáshoz szükséges energia csak egy töredékére van szükség. A több ezer állványt üzemeltető kezelők számára ez vonzó anyaggá teszi az alumíniumot a visszavételi-és felújítási programokban: a kivont hűtőbordák, gyűjtősínek és alvázpanelek-ismert összetétellel, csekély minőségveszteséggel lépnek vissza az olvadékáramba. A könnyűszerkezetes konstrukciók előnyeit növeli azáltal, hogy csökkenti a szállítási emissziót az ellátási láncban, és csökkenti az épületek belsejében szükséges szerkezeti megerősítést.
Korlátozások és műszaki kompromisszumok{0}}
A 660 fok körüli olvadáspont és a durván 150 fok feletti fokozatos szilárdságvesztés korlátozza a használatot a csomagolás legforróbb zónáiban, ahol még mindig a réz- vagy kerámiaoldatok dominálnak.
Eloxálás vagy konverziós bevonat általában szükséges az oxidáció megelőzéséhez és az érintkezési ellenállás szabályozásához az illeszkedő felületeken.
Az elektromos vezetőképesség szándékos szigetelést és kúszó kialakítást igényel az áramkört hordozó alkatrészeken.
A rézhez való közvetlen csatolás nedves körülmények között galvanikus korrózió kockázatát okozza, hacsak a kötés nincs leválasztva vagy bevonva.
A nagy-tisztaságú és az ultra-lapos minőségek költségprémiummal járnak, ezért a vastagsági és síksági tűréseket csak ott kell megadni, ahol a termikus modell megköveteli.
Gyakran Ismételt Kérdések
K: Miért részesítik előnyben az alumíniumot a rézzel szemben az AI szerver hűtőbordáiban?
Az alumínium a réz hővezető képességének nagyjából 60 százalékát biztosítja, körülbelül 30 százalékos sűrűség mellett, és sokkal alacsonyabb kilogrammonkénti költséggel, ami jobb választássá teszi a nagy bordás szerkezetekhez, ahol a súly és a költség dominál a tervezésben.
K: Melyik alumíniumötvözet a leggyakoribb az extrudált hűtőborda-profilokhoz?
A 6063-T5 a hűtőbordák szabványos extrudált ötvözete, mivel a jó hővezető képességet ötvözi a vékony, szorosan elhelyezkedő bordákhoz szükséges felületkezeléssel és méretállandósággal.
K: Az eloxálás csökkenti az alumínium hűtőborda hűtési teljesítményét?
A vékony oxidréteg kis hőellenállást ad, de az emissziós tényezőt 0,8 felé emeli, így azokban a burkolatokban, ahol a sugárzás a hőút része, a nettó hatás általában nyereség; kerülni kell a vastagabb díszbevonatokat.
K: Hogyan javítja az alumínium az AI-adatközpontok felépítését?
Szilárdság-/-súlyaránya lehetővé teszi a moduláris állvány- és mennyezeti szerkezeteket, korrózióállósága nedves csarnokokhoz is illeszkedik, visszaverő képessége pedig segít a sugárzó hő kezelésében, ami csökkenti a szerkezeti költségeket a nehezebb anyagokhoz képest.
K: Az AI hardverben lévő alumínium kompatibilis az újrahasznosítási programokkal?
Igen. A közönséges 1xxx, 3xxx és 6xxx ötvözetekből készült hűtőbordák, gyűjtősínek és alvázalkatrészek könnyen válogathatók és újraolvaszthatók, és az újrahasznosítás csak az elsődleges termeléshez szükséges energia töredékét emészti fel.
K: Mi korlátozza az alumínium használatát a nagy{0}}teljesítményű AI chipekben?
Hőmérséklet és stabilitás. A legmelegebb területeken belüli összeköttetésekhez és csomagolásokhoz magasabb olvadáspontú és jobb elektromigrációs ellenállású anyagokra van szükség, ezért az alumíniumot főként a környező hő- és szerkezeti hardverekben használják.
