AI 컴퓨팅 냉각: 질화알루미늄이 킬로와트급 칩의 발열을 제어하는 ​​방법

왜 구형인가요?

구형 질화알루미늄 필러탁월한 유동성과 높은 충진 밀도를 제공하여 실리콘 오일, 젤 및 기타 매트릭스에 대량으로 첨가하여 조밀한 열전도 네트워크를 형성할 수 있습니다. 체계적인 방법을 통해 AlN 입자 입도 설계다양한 입자 크기를 혼합함으로써 미세한 분말이 큰 입자 사이의 빈 공간을 채웁니다. 이러한 접근 방식은 가공성과 유동성의 균형을 유지하면서 열전도율을 향상시킵니다. 보고된 실험실 연구에 따르면, 최적화된 입도 분포를 갖는 실리콘 오일 기반 고함량 충전 복합재료에서 AlN 함량이 90wt%를 초과할 수 있으며, 이로 인해 전체 열전도율이 10 W/(m·K) 이상으로 향상될 수 있습니다.

고급 TIM 애플리케이션에서 성능 한계는 매트릭스 유형에 따라 크게 다릅니다.

실리콘 오일 기반 비경화성 열 패드(오일 기반 페이스트 패드): 고점도 실리콘 오일을 캐리어로 사용하고, 열 젤용 AlN 필러​ 알루미나 하이브리드 기술을 사용하면 필러 함량을 상당히 높일 수 있습니다. 실험실 데이터에 따르면 AlN과 Al₂O₃ 하이브리드 함량이 87~88 vol%에 도달하면 실리콘 그리스의 열전도율이 9.7~13.1 W/(m·K)에 이를 수 있습니다. 산업 및 고출력 용도를 대상으로 하는 일부 상용 비경화성 패드는 10 W/(m·K)를 초과하는 열전도율을 주장합니다. (참고: 제조사마다 시험 조건이 다르므로 이러한 값은 참고용이며 실제 적용 성능과 비교하여 검증해야 합니다.) 이러한 제품은 장기적인 오일 누출 저항성과 기계적 내구성이 다소 저하되는 대신 향상된 열 성능을 제공합니다.

실리콘 고무 기반 열 패드: 가교된 고분자 네트워크의 유연성으로 인해 AlN 함량은 일반적으로 50~70wt%로 제한됩니다. 써멀패드용 AlN 필러열전도율은 성능을 크게 향상시킬 수 있지만, 시중 제품의 일반적인 열전도율은 3~7 W/(m·K) 범위(일반적으로 3~5 W/(m·K))이며, 최고급 제품 중 일부만이 8 W/(m·K)에 근접합니다. 이 범주의 열전도율은 우수한 압축 변형 저항성과 장기적인 신뢰성 덕분에 서버 및 자동차 분야에서 여전히 주류를 이루고 있습니다.

열 젤용 AlN 필러현재 AI 서버에서 칩과 방열판 사이의 열전도성 물질(TIM)로 널리 사용되고 있습니다. 최적화된 배합으로 고성능을 구현합니다. 질화알루미늄 TIM액체 금속은 8~10W/(m·K)의 벌크 열전도율을 달성할 수 있어 컴퓨팅 다이에서 열을 빠르게 제거할 수 있습니다. 연구 그룹들은 또한 액체 금속과 질화알루미늄 열 인터페이스 재료를 결합한 하이브리드 개념을 미래의 킬로와트급 이상 장치에 적용할 수 있는 잠재적인 방안으로 연구하고 있지만, 이러한 접근 방식은 아직 주로 실험실 단계에 머물러 있습니다.

광 모듈 및 RF 장치 내 드라이버 IC의 열 관리에서, 전력 모듈 TIM용 AlN 필러또한, 제한된 접촉 면적 내에서 열 전달 효율을 극대화하여 신호 무결성과 작동 안정성을 보장하는 데에도 매우 중요한 역할을 합니다. 한편, 반복적인 서비스나 재작업이 필요한 어셈블리에서 열 패드용 AlN 필러는 실리콘 고무 기반 패드 구조에서 안정적이고 고성능의 열 인터페이스를 구현하는 데 필수적인 요소로 자리매김하고 있습니다.

AlN 필러 기술은 이미 5G 기지국 안테나 모듈, IGBT 전력 모듈, 하이퍼스케일 데이터 센터 서버 등 광범위한 응용 분야에 활용되고 있습니다. 그랜드 뷰 리서치(Grand View Research)에 따르면, 전 세계 질화알루미늄(AlN) 필러 시장은 2024년 약 1억 9천만 달러 규모였으며, 2030년까지 연평균 6.4%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 컴퓨팅 성능 밀도가 지속적으로 높아짐에 따라 고성능 AlN 열 필러 시장은 지속적이고 빠른 성장을 이어갈 전망입니다.

샤먼 주시는 고순도 질화알루미늄 분말, 질화알루미늄 과립, 열전도성 충전재 및 질화알루미늄 세라믹 제조 전문 기업으로, 전 세계 고객으로부터 꾸준한 인정과 긍정적인 평가를 받고 있습니다. 필요한 제품이 있으시면 언제든지 문의해 주십시오.

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