le blog Environ Pads thermiques vs pâte thermique : quel TIM est le meilleur pour les serveurs d'IA ?

Coussinet thermique vs pâte thermique : quel matériau d'interface thermique (TIM) est le meilleur pour les serveurs d'IA ?

Alors que le calcul d'IA continue d'évoluer, les serveurs d'IA deviennent plus puissants et plus exigeants en matière de thermique. Les GPU, CPU, accélérateurs d'IA, HBM et composants d'alimentation haute performance génèrent une chaleur importante lors d'un fonctionnement continu.

Une gestion thermique efficace des serveurs d'IA est essentielle pour maintenir les performances du système, sa stabilité et sa fiabilité à long terme. L'une des décisions clés dans la conception thermique est le choix du bon matériau d'interface thermique (TIM), en particulier entre les coussinets thermiques et la pâte thermique.

Alors, en ce qui concerne les coussinets thermiques par rapport à la pâte thermique, quel TIM est le meilleur pour les serveurs d'IA ?

La réponse dépend de l'espace de l'interface, des exigences thermiques, de la structure mécanique, des besoins d'isolation électrique et du processus d'assemblage.

Coussinet thermique vs pâte thermique : quelle est la différence ?

Les coussinets thermiques et la pâte thermique améliorent le transfert de chaleur entre les composants générant de la chaleur et les structures de refroidissement telles que les dissipateurs thermiques ou les plaques froides. Cependant, ils diffèrent par leur forme, leur méthode d'application et leurs cas d'utilisation typiques.

Qu'est-ce qu'un coussinet thermique ?

Un coussinet thermique est un TIM solide préformé d'une épaisseur définie. Il est placé entre les composants électroniques et les structures de refroidissement pour combler les espaces d'air et améliorer le transfert thermique.

Les coussinets thermiques sont disponibles en différentes épaisseurs, niveaux de conductivité thermique, duretés et propriétés électriques. Ils sont couramment utilisés autour des GPU, CPU, composants de mémoire, VRM, circuits intégrés d'alimentation et autres appareils générant de la chaleur.

Les principaux avantages comprennent :

• Épaisseur contrôlée
• Remplissage fiable des espaces
• Manipulation et installation faciles
• Aucun équipement de distribution requis
• Options d'isolation électrique
• Bonne conformité mécanique
• Performance de fabrication constante

Qu'est-ce que la pâte thermique ?

La pâte thermique, également connue sous le nom de graisse thermique, est un TIM fluide appliqué entre deux surfaces. Elle comble les irrégularités microscopiques de surface et réduit les espaces d'air entre les composants et les structures de refroidissement.

La pâte thermique peut fournir d'excellentes performances thermiques lorsque l'interface est mince et que le processus de distribution est bien contrôlé. Cependant, les performances peuvent dépendre du volume d'application, de l'épaisseur de la ligne de liaison, de l'état de surface, de la pression d'assemblage et de la stabilité du matériau à long terme.

Coussinet thermique vs pâte thermique pour les serveurs d'IA

Il n'existe pas de TIM unique idéal pour toutes les applications de serveurs d'IA. La sélection doit être basée sur les exigences réelles de l'interface.

Pour les interfaces avec un espace défini ou relativement grand, les coussinets thermiques offrent une épaisseur contrôlée et un remplissage fiable des espaces. Pour les interfaces très minces entre des surfaces étroitement ajustées, la pâte thermique peut se conformer étroitement aux irrégularités microscopiques de surface.

Pourquoi la gestion thermique des serveurs d'IA est-elle difficile ?

Les plateformes de calcul d'IA continuent d'augmenter la densité de calcul et la consommation d'énergie. Les serveurs d'IA modernes peuvent contenir plusieurs GPU ou accélérateurs d'IA haute performance fonctionnant sous de lourdes charges de travail.

Le chemin thermique peut être simplifié comme suit :

Accélérateur d'IA / GPU → TIM → Dissipateur thermique ou plaque froide → Système de refroidissement

Même lorsque le système de refroidissement a une capacité suffisante, un mauvais contact entre le composant et la structure de refroidissement peut augmenter la résistance thermique.

Par conséquent, la sélection du TIM ne doit pas être basée uniquement sur la conductivité thermique nominale. Les ingénieurs doivent également évaluer :

• Résistance thermique
• Espace de l'interface
• Épaisseur du TIM
• Compression
• Planéité de la surface
• Isolation électrique
• Contrainte mécanique
• Cyclage thermique
• Fiabilité à long terme
• Exigences de fabrication

Coussinets thermiques pour les applications GPU et accélérateurs d'IA

Les GPU et les accélérateurs d'IA font partie des composants les plus exigeants en matière de thermique dans les systèmes informatiques modernes.

Un coussinet thermique pour les applications GPU et serveurs d'IA peut être particulièrement utile lorsque la structure de refroidissement doit accueillir un espace d'interface défini ou une tolérance de hauteur de composant.

Selon la conception du système, des coussinets thermiques peuvent être utilisés autour de :

• Packages GPU et accélérateurs d'IA
• Composants HBM et mémoire
• VRM et MOSFET
• Circuits intégrés d'alimentation et régulateurs de tension
• Processeurs réseau
• Composants de communication haute vitesse

Pour ces applications, les ingénieurs doivent équilibrer la conductivité thermique avec la douceur, la compression, l'épaisseur et l'isolation électrique.

Une valeur de conductivité thermique plus élevée ne signifie pas automatiquement de meilleures performances système si le TIM ne peut pas remplir correctement l'interface ou s'adapter aux tolérances mécaniques.

Coussinets thermiques pour CPU et composants haute puissance

Les CPU de serveurs haute performance peuvent également générer une chaleur substantielle. Le TIM entre le package CPU et la structure de refroidissement doit minimiser la résistance thermique tout en maintenant un contact fiable pendant le fonctionnement à long terme.

Selon la géométrie de l'interface, un coussinet thermique, une pâte thermique ou un autre TIM spécialisé peut être envisagé.

Le bon choix doit être basé sur l'espace réel de l'interface, la structure mécanique et la conception thermique plutôt que sur la seule conductivité thermique.

Comment choisir le bon TIM pour la gestion thermique des serveurs d'IA

Lors de la sélection d'un TIM pour un serveur d'IA, plusieurs facteurs doivent être évalués.

1. Conductivité thermique et résistance thermique

La conductivité thermique indique la capacité du matériau à transférer la chaleur, mais elle ne détermine pas à elle seule les performances globales du système.

La résistance thermique offre une vue plus orientée application du transfert de chaleur à travers l'interface complète. L'épaisseur du TIM et les conditions de contact doivent donc être considérées avec la conductivité.

2. Épaisseur et espace de l'interface

Le TIM doit correspondre à l'espace réel entre le composant générant de la chaleur et la structure de refroidissement.

Les coussinets thermiques sont particulièrement utiles lorsqu'une épaisseur contrôlée et constante est requise.

3. Compression et propriétés mécaniques

Un coussinet thermique souple et compressible peut aider à compenser les différences de hauteur des composants et les irrégularités de surface tout en réduisant les contraintes mécaniques excessives.

4. Isolation électrique

Certaines applications de serveurs d'IA nécessitent une isolation électrique. Un coussinet thermique électriquement isolant peut fournir un transfert thermique tout en aidant à maintenir l'isolation électrique entre les composants et les structures de refroidissement.

5. Fiabilité à long terme

Les serveurs d'IA peuvent fonctionner en continu sous de fortes charges de calcul. La sélection du TIM doit donc tenir compte du cyclage thermique, du vieillissement, de la stabilité du matériau et des performances de l'interface à long terme.

Coussinet thermique ou pâte thermique : lequel choisir ?

Le choix dépend finalement de l'interface.

Un coussinet thermique peut être approprié lorsque l'application nécessite :

• Épaisseur définie et constante
• Remplissage fiable des espaces
• Conformité mécanique
• Isolation électrique
• Installation facile
• Fabrication constante

Une pâte thermique peut être appropriée lorsque l'application nécessite :

• Couches d'interface très minces
• Excellente conformité de surface
• Surfaces étroitement ajustées et relativement plates
• Un processus de distribution contrôlé

Dans certaines conceptions de serveurs d'IA, les deux technologies peuvent être utilisées à différents endroits selon les exigences thermiques et mécaniques de chaque composant.

Par conséquent, la question clé n'est pas simplement « Coussinet thermique vs pâte thermique – lequel est le meilleur ? »

C'est :

« Quel TIM est le mieux adapté à l'interface thermique spécifique ? »

Matériaux d'interface thermique ZIITEK pour serveurs d'IA

ZIITEK développe et fabrique des matériaux d'interface thermique (TIM) pour des applications exigeantes de gestion thermique électronique.

Nos solutions comprennent des coussinets thermiques, des gels thermiques, des pâtes thermiques et des solutions TIM personnalisées pour les serveurs d'IA, les GPU, les CPU, l'électronique de puissance, les équipements de télécommunication et les systèmes de calcul haute performance.

Les solutions de coussinets thermiques ZIITEK sont disponibles dans différents niveaux de conductivité thermique, épaisseurs, duretés et configurations pour répondre aux différentes exigences d'interface.

Pour la gestion thermique des serveurs d'IA, notre approche prend en compte l'interface complète plutôt que la seule conductivité thermique :

Performance thermique + Épaisseur + Compression + Isolation électrique + Conformité mécanique + Fiabilité

Besoin du bon TIM pour votre serveur d'IA ?

Choisir le bon TIM est une partie importante de la gestion thermique des serveurs d'IA.

Si vous développez un serveur d'IA, un GPU, un CPU, un accélérateur d'IA ou un autre système électronique haute puissance, ZIITEK peut vous aider à évaluer vos besoins en matière d'interface thermique.

Veuillez fournir :

• Type d'application et de composant
• Espace de l'interface
• Épaisseur TIM requise
• Zone de contact
• Température de fonctionnement
• Objectif de conductivité thermique
• Objectif de résistance thermique
• Exigences d'isolation électrique
• Utilisation annuelle estimée

Sur la base de vos exigences, ZIITEK peut recommander un coussinet thermique, une pâte thermique, un gel thermique ou une solution TIM personnalisée appropriée.

ZIITEK — Matériaux d'interface thermique pour serveurs d'IA, GPU et informatique de nouvelle génération.