2024 年、世界のデータセンター冷却市場は200億ドルに達すると予測されています2030年までに480億ドル。
この成長の背後にある唯一の原動力は、AIサーバーの消費電力が爆発的に増加。
- 従来のサーバー電力: 300 ～ 500 W
- NVIDIA H100 GPU サーバー:ユニットあたり 10,000 W+
- 空冷限界: ~1,000 W/U
- 液体冷却能力:5,000 ～ 20,000 W/U簡単に扱える
空冷は物理的な限界に達しています。液体コールド プレート (LCP) は、高性能サーバーの標準的な冷却ソリューションになっています。
液体冷却プレートの CNC 加工は、Trumony が 19 年間かけて習得してきた最も困難なコンポーネントの 1 つです。
この記事では、構造設計や材料の選択から、加工上の課題や品質管理に至るまで、サーバー液体コールド プレートの CNC 加工ロジックを体系的に説明します。
あ液体コールドプレート (LCP)内部に流路を備えた金属板です。冷却剤 (水、水グリコール、または特殊液体) が内部を循環して、CPU、GPU、電源モジュール、およびその他の熱源から熱を除去します。
| メトリック | 意味 | 典型的なターゲット (ハイエンド AI サーバー) |
|---|---|---|
| 熱抵抗 | 熱量1ワットあたりの温度上昇 | < 0.05 °C/W |
| 圧力損失 | 流れる流体の圧力損失 | < 30 kPa標準流量で |
これら 2 つの指標は相互に制約されます。マイクロチャネルが高密度になると熱抵抗は低くなりますが、圧力降下が大幅に増加するため、より強力なポンプが必要になります。
CNC 加工精度は、これらの目標が満たされるかどうかに直接影響します。
最も主流の CNC ソリューション。流路はアルミニウムまたは銅のプレートに直接フライス加工され、ろう付けまたは拡散接合によってカバー プレートで密閉されます。
- 利点: 設計の柔軟性、カスタマイズしやすさ、高精度
- 一般的なチャネル寸法: 幅 1 ～ 5 mm、深さ 1 ～ 10 mm
- CNC の課題: 大きな深さ対直径比を実現する極めて高いサイドウォールの垂直性
チャネル幅< 1 mm最小 0.2 ～ 0.5 mm で、ハイエンドの GPU およびパワー モジュール クーラーで広く使用されています。
- 利点: 広い熱交換面積、超低い熱抵抗
- CNC の課題: 超微細工具 (直径 0.3 ～ 0.5 mm) が必要です。重要な振動制御
- 設備：高速精密マシニングセンタ、主軸回転速度> 20,000 RPM
ベースプレート上に高密度のピンアレイ (直径 1 ～ 3 mm) が機械加工されています。冷却剤がピンの周りを流れ、乱流の熱伝達が強化されます。
- 利点: 同じ圧力損失の場合、チャネルタイプよりも熱伝達効率が 20 ～ 40% 高い
- プロセス: CNC フライス加工または EDM
アルミニウム箔を折り曲げてフィンにし、その後流路にろう付けしたもので、高出力 IGBT モジュールに一般的です。
- CNCの役割：主にフレームの加工
- 溶接チャレンジ:ろう付けボイド率 < 5%
- 6061‑T6: 最高の全体的なパフォーマンス、良好な機械加工性、低い反りリスク
- 6063‑T5：押出用。複雑なプロファイルに推奨
- 1060 純アルミニウム：熱伝導率が最も高く（> 200 W/m・K）、強度は低い。薄壁、高熱用途に最適
優れた熱伝導性。高熱流束のチップとの直接接触に最適です。
- 底部 (CPU/GPU コンタクト): 銅インサート (最大熱伝達)
- メインフレーム：アルミ合金（軽量化）
- 接合：圧入＋サーマルグリスまたは拡散接合
通常の壁の厚さ0.8～2mm;切削力により容易に変形します。
トモニーコントロール:
- クランプの変形を防ぐための真空チャック固定具または低融点合金の充填
- 荒削り0.3mm在庫手当。仕上げの24時間前に自然熟成
- 仕上げ切込み深さ≤ 0.1 mm;送り速度が通常の 30% に減少
- 深い溝:高圧スルーツールクーラント (> 30 bar)切りくずの再切削を防ぐため
- マイクロチャネル: 機械加工温度管理された作業場 (±1 °C)熱歪みをなくすために
ベースとカバーのシール面の平坦度は、漏れ防止に直接影響します。
トモニー機能:平坦度0.005mm精密研削後、拡散接合要件を満たします。
入口/出口ポートには、厳しい精度要件を持つ NPT/G (BSPP) ネジまたはカスタム クイック コネクタが使用されます。
流路内にチップを入れないでください (ポンプの損傷やマイクロチャネルの詰まりの危険があります)。
トラモニーの洗浄プロセス:
- 超音波洗浄（40kHz、15分）
- 高圧エアパージ（0.5MPa、全ポート循環）
- 純水フラッシング
- 内視鏡検査
- 圧力テスト（2×使用圧力、30分間保持）
ヘリウム質量分析計のリーク検出:< 1×10⁻⁹ Pa・m3/秒
ヒーターブロック＋温度センサーで耐熱性能を検証。
流量計＋差圧センサーにより内部流路の詰まりや変形の有無を確認します。
- 22 年間にわたる精密 CNC 加工の専門知識
- 全プロセス：CNCフライス加工→洗浄→真空ろう付け/FSW→表面処理→テスト
- マイクロチャネル精度、高平坦性、ゼロリーク、高清浄度
- 米国、ドイツおよび世界中のサーバー冷却、産業用電子機器、医療機器の顧客にサービスを提供
- AI サーバーとハイパフォーマンス コンピューティング (HPC)
- データセンター液冷システム
- EV パワーエレクトロニクスとバッテリーの熱管理
- 産業用パワーモジュールと医療機器
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直接液体冷却 (DLC)
クーラントはチップ裏面に直接供給されます。熱抵抗が減少>50%。
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二相冷却
液体から蒸気への相変化は熱を吸収します。効率3～5×単相液体冷却。
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浸漬冷却
サーバー全体が誘電性流体に浸漬されます。内部分配マニホールドの精密機械加工は依然として重要です。
✅リークテスト機能
気密試験装置が必要です。ハイエンドアプリケーションに適したヘリウム質量分析計。
✅マイクロチャネルの精度
チャネル幅検証 (SPC データ) が必要です。Cpk ≥ 1.33。
✅内部の清浄度管理
完全な超音波洗浄+内視鏡検査と追跡可能な記録。
✅溶接能力
アルミニウムろう付け/摩擦撹拌溶接の社内または安定したパートナー。
✅熱試験機能
検証済みの熱抵抗データを提供できます。
液体コールド プレートは単純な「溝付き金属プレート」のように見えるかもしれませんが、材料科学、流体力学、精密製造、品質管理が統合されています。
AI コンピューティング インフラストラクチャの急速な拡大により、液体コールド プレートは、今後 5 年間で最も急速に成長する精密部品カテゴリの 1 つとなるでしょう。
トモニー— 19 年間、精密 CNC 加工に注力して — 世界中のサーバー冷却、産業用電子機器、医療機器のクライアント向けにカスタム液体冷却プレートの製造を提供しています。
