Dizajn peraja u obliku roga može poboljšati učinkovitost rasipanje topline hladnjaka s iglicama

Dizajn peraja u obliku roga može poboljšati učinkovitost odvođenja topline hladnjaka s iglicama.

Posljednjih godina, funkcije vrhunskih FPGA brzo su se razvile do neviđenih visina. Nažalost, brzi razvoj funkcija također je povećao zahtjeve za odvođenjem topline. Stoga dizajneri trebaju učinkovitije hladnjake kako bi osigurali dovoljne zahtjeve za hlađenjem integriranih krugova.

Kako bi zadovoljili gore navedene potrebe, dobavljači za upravljanje toplinom uveli su razna rješenja za dizajn hladnjaka visokih performansi koja mogu pružiti jači učinak hlađenja pod zadanim kapacitetom. Radijator s iglicama u obliku roga jedna je od važnijih tehnologija uvedenih posljednjih godina. Ova vrsta hladnjaka izvorno je dizajnirana za FPGA hlađenje, a neke od njegovih karakteristika čine ga posebno prikladnim za uobičajena FPGA okruženja.

Bolje upravljanje hlađenjem i protokom zraka.

Rashladni element s rebrastim iglama opremljen je nizom cilindričnih klinova. Kao što je prikazano na slici 1, ove igle služe kao rebra za hladnjak i raspoređene su u obliku nagnutom prema van. Zbog svoje jedinstvene fizičke strukture, hladnjak s iglicama u obliku roga optimiziran je za okruženja niske i srednje brzine strujanja zraka i može postići neviđeni učinak hlađenja u ovom okruženju. Materijal ove vrste hladnjaka može biti bakar ili aluminij, a otisak se kreće od 0,54×0,54 inča do 2,05×2,05 inča, a visina se kreće od manje od pola inča do nešto više od jednog inča. Ova veličina može zadovoljiti zahtjeve različitih veličina FPGA.

Hladnjak s iglicama u obliku roga je izvedeni razvoj tradicionalnog hladnjaka, a tradicionalna peraja su raspoređena okomito (vidi sliku 2). Kako bismo razumjeli karakteristike hlađenja hladnjaka s iglicama u obliku roga, prvo bismo trebali razumjeti svojstva hlađenja tradicionalnog radijatora. Rashladni učinak tradicionalnog hladnjaka je također vrlo dobar, uglavnom se ogleda u niskom toplinskom otporu. Jedinica toplinskog otpora je °C/W, koja se koristi za mjerenje broja Celzijevih stupnjeva (većih od temperature okoline) koje uređaj troši po vatu energije da izazove porast temperature.

Niska toplinska otpornost tradicionalnih hladnjaka s pin-finom uglavnom je posljedica sljedećih karakteristika: cilindričnih iglica, svesmjerne strukture niza iglica i njegove velike površine, te visoke toplinske vodljivosti baze i klinova, itd. Pomaže u poboljšanju performanse hladnjaka. U usporedbi s kvadratnim ili pravokutnim perajima, cilindrični klinovi imaju manji otpor protoku zraka. Zajedno sa svesmjernom strukturom niza iglica, pomaže okolnom strujanju zraka da lako uđe i izađe iz niza pinova.

Da bi se postigao značajan učinak hlađenja, hladnjak mora imati dovoljnu površinu, inače, ako je površina premala, hladnjak ne može raspršiti dovoljno topline. Istodobno, ako je površina hladnjaka veća (što više iglica sadrži), to će okolni zrak teže ući u niz iglica. Nažalost, ako hladnjak nije u potpunosti izložen strujanju okolnog zraka, bez obzira koliko je velika njegova površina, neće moći učinkovito raspršiti toplinu.

Povećajte razmak klinova kako biste omogućili lakšu cirkulaciju zraka. Brzina kojom zrak prolazi kroz hladnjak trebala bi biti bliska brzini kojom zrak ulazi u hladnjak.

Učinkom kompaktnijeg rasporeda klinova radi povećanja površine, učinak hlađenja hladnjaka može se poboljšati. Međutim, to će ometati protok zraka, čime se smanjuje učinak rasipanje topline. Ovo je inherentna kontradikcija s kojom se dobavljači moraju suočiti prilikom projektiranja hladnjaka s vertikalnim iglama.

Međutim, savijanjem klinova prema van, igle u obliku roga učinkovito prevladavaju kontradikciju između površine i gustoće igle. Ova metoda uvelike povećava razmak između klinova na određenom području.

Stoga, strujanje okolnog zraka može lakše ulaziti i izlaziti iz niza iglica. Površina hladnjaka je izložena zraku s bržim protokom, a time se i kapacitet odvođenja topline uvelike povećava. Ovo poboljšanje je posebno vidljivo kada je brzina strujanja zraka niska, jer što je sporija brzina strujanja zraka, to je okolnom zraku teže ući u niz inova hladnjaka. Stoga je hladnjak u obliku roga najprikladniji za okruženja s malom brzinom zraka.