Dizajn peraja u obliku roga može poboljšati efikasnost odvođenja toplote hladnjaka sa iglicama

Dizajn peraja u obliku roga može poboljšati efikasnost odvođenja toplote hladnjaka sa iglicama.

Posljednjih godina, funkcije vrhunskih FPGA brzo su se razvile do neviđenih visina. Nažalost, brzi razvoj funkcija povećao je i zahtjeve za odvođenjem topline. Stoga, dizajnerima su potrebni efikasniji hladnjaci kako bi osigurali dovoljne zahtjeve za hlađenjem za integrirana kola.

Kako bi zadovoljili gore navedene potrebe, dobavljači upravljanja toplinom uveli su niz rješenja za dizajn hladnjaka visokih performansi koja mogu pružiti jači efekat hlađenja pod datim kapacitetom. Radijator sa iglicama u obliku roga jedna je od važnijih tehnologija predstavljenih posljednjih godina. Ova vrsta hladnjaka je prvobitno dizajnirana za FPGA hlađenje, a neke od njegovih karakteristika ga čine posebno pogodnim za obična FPGA okruženja.

Bolje upravljanje hlađenjem i protokom vazduha.

Rashladni element sa šiljcima je opremljen nizom cilindričnih iglica. 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 sa iglicama u obliku roga je optimizovan za okruženja sa niskim i srednjim protokom vazduha i može postići neviđeni efekat hlađenja u ovom okruženju. Materijal ovog tipa hladnjaka može biti bakar ili aluminijum, 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 sa iglicama u obliku roga je izvedeni razvoj tradicionalnog hladnjaka, a tradicionalna rebra su raspoređena okomito (vidi sliku 2). Da bismo razumjeli karakteristike hlađenja hladnjaka sa iglicama u obliku roga, prvo bismo trebali razumjeti svojstva hlađenja tradicionalnog radijatora. Rashladni učinak tradicionalnog hladnjaka je također vrlo dobar, što se uglavnom ogleda u niskom toplinskom otporu. Jedinica termičkog otpora je °C/W, koja se koristi za mjerenje broja stupnjeva Celzijusa (većih od temperature okoline) koje uređaj troši po vatu energije da izazove porast temperature.

Niska termička otpornost tradicionalnih hladnjaka s pin-finom uglavnom je posljedica sljedećih karakteristika: cilindričnih iglica, svesmjerne strukture niza iglica i njegove velike površine, te visoke toplinske provodljivosti baze i iglica, itd. Pomaže u poboljšanju performanse hladnjaka. U poređenju s kvadratnim ili pravokutnim perajima, cilindrične igle imaju manji otpor protoku zraka. Zajedno sa omnidirekcionom strukturom pin niza, pomaže okolnom protoku vazduha da lako uđe i izađe iz niza pinova.

Da bi se postigao značajan efekat hlađenja, hladnjak mora imati dovoljnu površinu, u suprotnom, ako je površina premala, hladnjak ne može raspršiti dovoljno topline. U isto vrijeme, ako je površina hladnjaka veća (što više pinova sadrži), to je teže da okolni protok zraka uđe u niz pinova. Nažalost, ako hladnjak nije u potpunosti izložen okolnom strujanju zraka, bez obzira koliko je velika njegova površina, neće biti u mogućnosti da efikasno odvodi toplinu.

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

Čineći raspored pinova kompaktnijim kako bi se povećala površina, učinak hlađenja hladnjaka može se poboljšati. Međutim, to će ometati protok zraka i na taj način smanjiti učinak odvođenja topline. Ovo je inherentna kontradikcija s kojom se dobavljači moraju suočiti kada dizajniraju vertikalne hladnjake.

Međutim, savijanjem klinova prema van, igle u obliku roga efektivno prevazilaze kontradikciju između površine i gustine igle. Ova metoda uvelike povećava razmak između pinova u datom području.

Zbog toga, okolni protok zraka može lakše ući i izaći iz niza pinova. Površina hladnjaka je izložena zraku sa bržim protokom, a kao rezultat toga se značajno povećava i kapacitet odvođenja topline. Ovo poboljšanje je posebno uočljivo kada je brzina strujanja vazduha niska, jer što je sporija brzina protoka vazduha, to je okolnom vazduhu teže da uđe u niz inova hladnjaka. Stoga je hladnjak u obliku roga najprikladniji za okruženja sa malom brzinom zraka.