Alumīnijs ir kļuvis par mākslīgā intelekta aparatūras strukturālo un termisko mugurkaulu. Sākot no siltuma izlietnēm, kas akseleratoru kopas uztur to siltuma budžeta robežās, līdz vieglajiem rāmjiem, kas novieto statīvus moduļu datu zālēs, šis metāls apvieno siltumvadītspēju, zemu blīvumu un pārstrādājamību tādā veidā, ko var salīdzināt tikai daži inženiertehniskie materiāli. Šajā rokasgrāmatā ir izskaidrots, kur mākslīgā intelekta sistēmās tiek izmantots alumīnijs, kādi sakausējumi parasti ir norādīti, un kā dizaineru komandām ir jāizvērtē kompromisi pirms zīmējuma publicēšanas.
Kāpēc alumīnijs atbilst AI aparatūrai un datu centriem
Mākslīgā intelekta darba slodze koncentrē milzīgu skaitļošanas jaudu ļoti mazā paketē, tāpēc katrs kilograms nesošās konstrukcijas un katra savienojuma temperatūras pakāpe ir svarīga. Alumīnijs atbild uz abiem ierobežojumiem uzreiz.
Siltumvadītspēja aptuveni 237 W/(m·K) tīrā metālā, kas ļauj siltumam ātri izplatīties prom no blīvām skaidu pakām.
Blīvums ir gandrīz 2,70 g/cm³, aptuveni viena trešdaļa no tērauda blīvuma, samazinot pašslodzes uz paceltām grīdām un plauktu rāmjiem.
Pašdziedinoša virsmas oksīda plēve, kas nodrošina uzticamu izturību pret koroziju mitrā, nepārtraukti strādājošā servera vidē.
Lieliska formējamība korpusu un kronšteinu ekstrūzijai, velmēšanai, šķelšanai un precīzai apstrādei.
Pilnīga otrreizēja pārstrāde, nezaudējot inženiertehnisko kvalitāti, kas atbalsta apļveida iepirkuma politiku lielām izvietošanām.
Termiskā pārvaldība AI serveriem un paātrinātājiem
Siltuma izlietnes, aukstuma plāksnes un tvaika kameras apvalki ir lielākais alumīnija lietojums mākslīgā intelekta iekārtās. 6063 sakausējuma ekstrudētie profili ir standarta izvēle ar gaisu -dzesējamām paātrinātāju kartēm, jo to siltumvadītspēja aptuveni 200 W/(m·K) ir savienota ar ekstrūzijas pielaidēm, kas nodrošina vienmērīgu spuras biezumu un slīpumu visā profila garumā. Ja jaudas blīvums pārsniedz gaisa daudzumu, ko var noņemt, 3003. un 6061. mehāniski apstrādātās vai noslīpētās aukstuma plāksnes pārnes šķidro dzesēšanas šķidrumu tieši virs formas zonas.
Virsmas apstrāde arī maina veiktspēju. Caurspīdīgs vai melns anodēts slānis palielina virsmas emisijas spēju līdz 0,8, tāpēc ievērojama siltuma daļa iziet no komponenta starojuma, kā arī konvekcijas ceļā, un tas pats oksīda slānis aizsargā spuras pret apstrādes bojājumiem un kondensāciju. Savienojuma konstrukcijai ir tikpat liela nozīme: termiskās saskarnes materiāls starp matricu, vāku un siltuma izlietni nosaka, vai var izmantot metāla vadāmību.
Sakausējuma izvēle mākslīgā intelekta infrastruktūrai
Tālāk esošajā tabulā ir norādītas AI serverim, datu centram un robotikas aparatūrai visbiežāk norādītās pakāpes, pamatojoties uz tipiskām publicētajām īpašumu vērtībām. Galīgā izvēle vienmēr ir atkarīga no mehāniskās slodzes gadījuma, savienošanas metodes un nepieciešamās virsmas apdares.
| Sakausējums | Tipisks temperaments | Siltumvadītspēja (W/m·K) | Tipiska AI lietojumprogramma |
|---|---|---|---|
| 1050A / 1060 | H24 | 231–234 | Kopnes, aizsargplāksnes, siltuma sadalītāji |
| 3003 | H14 | apmēram 180 | Šķidrās aukstuma plāksnes, lodēti dzesēšanas kanāli |
| 5052 | H32 | apmēram 138 | Šasijas paneļi, plauktu apvalki, sāls{0}}gaisu izturīgi korpusi |
| 6061 | T6 | apmēram 167 | Mehāniski apstrādāti korpusi, kronšteini, aukstuma plākšņu korpusi |
| 6063 | T5 | apmēram 200 | Ekstrudēti siltuma izlietnes profili un statīvu sijas |
Korpusi, EMC ekranēšana un robotika
Alumīnija korpusi aizsargā jutīgus paātrinātājus un tīkla plates no elektromagnētiskiem traucējumiem, vienlaikus darbojoties arī kā mehāniskā un termiskā saskarne. Vadītspējīgi pārveidojošie pārklājumi un blīvju kanāli tiek izmantoti kopā, lai noslēgts korpuss joprojām atbilstu rasējumā norādītajai aizsardzības klasei, parasti IP54 stacijām piestiprinātām iekārtām un IP65 malu skapjiem putekļainās vai mitrās vietās saskaņā ar IEC 60529.
AI-vadītā robotikā un dronos 6061-T6 un 7075-T6 izturības-un-svara attiecība uztur zemu kustības masu, kas tieši samazina izpildmehānisma griezes momentu un akumulatora enerģijas patēriņu. Alumīnijs arī viegli tiek apstrādāts viengabala zaru un rāmja ģeometrijās, izkliedē siltumu no borta secināšanas procesoriem un var tikt anodēts, lai nodrošinātu nodilumizturību uz bīdāmām virsmām.
Ilgtspējības, pārstrādes un piegādes apsvērumi
Vairāk nekā 75 procenti no visa jebkad saražotā alumīnija joprojām tiek izmantoti, un lūžņu pārkausēšanai nepieciešama tikai neliela daļa no primārajai kausēšanai nepieciešamās enerģijas. Operatoriem, kas izmanto tūkstošiem plauktu, tas padara alumīniju par pievilcīgu materiālu atpakaļ-atgriešanas un atjaunošanas programmām: novecojušas siltuma izlietnes, kopnes un šasijas paneļi atkal-ieplūst kausējuma plūsmā ar zināmu sastāvu un nelielu kvalitātes zudumu. Viegla konstrukcija apvieno priekšrocības, samazinot transporta emisijas visā piegādes ķēdē un samazinot nepieciešamo konstrukciju pastiprināšanu ēkās.
Ierobežojumi un inženiertehniskie kompromisi{0}}
Kušanas temperatūra tuvu 660 grādiem un pakāpenisks stiprības zudums virs aptuveni 150 grādiem ierobežo lietošanu iepakojuma karstākajās zonās, kur joprojām dominē vara vai keramikas šķīdumi.
Anodēšanas vai pārveidošanas pārklājums parasti ir nepieciešams, lai novērstu oksidēšanos un kontrolētu saskares pretestību uz savienojošām virsmām.
Elektriskā vadītspēja prasa apzinātu izolāciju un šļūdes dizainu ķēdes nesošajām daļām.
Tieša savienošana ar varu mitros apstākļos rada galvaniskās korozijas risku, ja vien savienojums nav izolēts vai pārklāts.
Augstas-tīrības un īpaši-plakanām šķirnēm ir izmaksu piemaksa, tāpēc biezuma un līdzenuma pielaides jānorāda tikai tad, ja to pieprasa termiskais modelis.
Bieži uzdotie jautājumi
J: Kāpēc AI servera siltuma izlietnēs priekšroka tiek dota alumīnijam, nevis vara?
Alumīnijs nodrošina aptuveni 60 procentus no vara siltumvadītspējas ar aptuveni 30 procentiem no blīvuma un daudz zemākas izmaksas par kilogramu, kas padara to par labāku izvēli lielām konstrukcijām, kuru dizainā dominē svars un izmaksas.
J: Kurš alumīnija sakausējums ir visizplatītākais ekstrudētajiem siltuma izlietnes profiliem?
6063-T5 ir standarta ekstrūzijas sakausējums siltuma izlietnēm, jo tas apvieno labu siltumvadītspēju ar virsmas apdari un izmēru konsistenci, kas nepieciešama plānām, cieši izvietotām spurām.
J: Vai anodēšana samazina alumīnija siltuma izlietnes dzesēšanas veiktspēju?
Plānais oksīda slānis pievieno nelielu termisko pretestību, bet paaugstina emisijas koeficientu līdz 0,8, tāpēc kamerās, kur starojums ir daļa no siltuma ceļa, tīrais efekts parasti ir pieaugums; jāizvairās no biezākiem dekoratīviem pārklājumiem.
J: Kā alumīnijs uzlabo AI datu centra būvniecību?
Tā izturības-un-svara attiecība ļauj izveidot moduļu plauktu un griestu konstrukcijas, tā izturība pret koroziju ir piemērota mitrām telpām, un tā atstarošanas spēja palīdz pārvaldīt izstarojošo siltumu, kas samazina konstrukcijas izmaksas salīdzinājumā ar smagākiem materiāliem.
J: Vai AI aparatūras alumīnijs ir saderīgs ar pārstrādes programmām?
Jā. Siltuma izlietnes, kopnes un šasijas daļas, kas izgatavotas no parastajiem 1xxx, 3xxx un 6xxx sakausējumiem, ir viegli šķirojamas un pārkausējamas, un pārstrāde patērē tikai daļu no primārajai ražošanai nepieciešamās enerģijas.
J: Kas ierobežo alumīnija izmantošanu augstas veiktspējas{0}}AI mikroshēmās?
Temperatūra un stabilitāte. Starpsavienojumiem un iepakojumam karstākajos reģionos ir nepieciešami materiāli ar augstāku kušanas temperatūru un labāku elektromigrācijas pretestību, tāpēc alumīniju galvenokārt izmanto apkārtējā siltuma un strukturālajā aparatūrā.
