עיצוב הסנפיר בצורת קרן יכול לשפר את יעילות פיזור החום של גוף הקירור של סנפיר הסיכה

עיצוב הסנפיר בצורת קרן יכול לשפר את יעילות פיזור החום של גוף הקירור של סנפיר הסיכה.

בשנים האחרונות, הפונקציות של FPGA מתקדמים התפתחו במהירות לגבהים חסרי תקדים. למרבה הצער, ההתפתחות המהירה של פונקציות הגבירה גם את הדרישה לפיזור חום. לכן, מעצבים זקוקים לגוף קירור יעיל יותר כדי לספק דרישות קירור מספקות למעגלים משולבים.

על מנת לענות על הצרכים שלעיל, ספקי ניהול תרמי הציגו מגוון פתרונות עיצוב של גוף קירור בעלי ביצועים גבוהים שיכולים לספק אפקט קירור חזק יותר תחת קיבולת נתונה. רדיאטור סנפיר פינים בצורת קרן הוא אחת הטכנולוגיות החשובות יותר שהוצגו בשנים האחרונות. גוף קירור מסוג זה תוכנן במקור לקירור FPGA, וחלק מהמאפיינים שלו הופכים אותו למתאים במיוחד לסביבות FPGA רגילות.

ניהול קירור וזרימת אוויר טוב יותר.

גוף קירור סנפיר פינים מתרחב מצויד בסדרה של סיכות גליליות. כפי שמוצג באיור 1, סיכות אלו משמשות כסנפירים לגוף הקירור ומסודרות בצורה נוטה כלפי חוץ. בשל המבנה הפיזי הייחודי שלו, גוף הקירור בסנפיר בצורת קרן מותאם לסביבות זרימת אוויר במהירות נמוכה ובינונית, והוא יכול להשיג אפקט קירור חסר תקדים בסביבה זו. החומר של גוף קירור מסוג זה יכול להיות נחושת או אלומיניום, וטביעת הרגל נעה בין 0.54×0.54 אינץ' ל-2.05×2.05 אינץ', והגובה נע בין פחות מחצי אינץ' לקצת יותר אינץ' אחד. גודל זה יכול לעמוד בדרישות של גדלים שונים של FPGAs.

גוף הקירור של סנפיר סיכה בצורת קרן הוא פיתוח נגזר של גוף הקירור המסורתי, והסנפירים המסורתיים מסודרים אנכית (ראה איור 2). על מנת להבין את מאפייני הקירור של גוף הקירור בסנפיר בצורת קרן, עלינו להבין תחילה את תכונות הקירור של הרדיאטור המסורתי. ביצועי הקירור של גוף הקירור המסורתי טובים מאוד, הבאים לידי ביטוי בעיקר בהתנגדות התרמית הנמוכה. יחידת ההתנגדות התרמית היא °C/W, המשמשת למדידת מספר המעלות צלזיוס (גבוהה מטמפרטורת הסביבה) שהמכשיר צורך לוואט הספק כדי לגרום לטמפרטורה לעלות.

ההתנגדות התרמית הנמוכה של גופי הקירור המסורתיים עם סיכת סנפיר נובעת בעיקר מהמאפיינים הבאים: סיכות גליליות, המבנה הכל-כיווני של מערך הפינים ושטח הפנים הגדול שלו, והמוליכות התרמית הגבוהה של הבסיס והפינים וכו'. עוזר לשפר הביצועים של גוף הקירור. בהשוואה לסנפירים מרובעים או מלבניים, לסיכות גליליות יש התנגדות נמוכה יותר לזרימת אוויר. יחד עם המבנה הכל-כיווני של מערך הפינים, זה עוזר לזרימת האוויר שמסביב להיכנס ולצאת ממערך הפינים בקלות.

כדי להשיג אפקט קירור משמעותי, גוף הקירור חייב להיות בעל שטח פנים מספיק, אחרת, אם שטח הפנים קטן מדי, גוף הקירור לא יכול לפזר מספיק חום. יחד עם זאת, אם שטח הפנים של גוף הקירור גדול יותר (ככל שהוא מכיל יותר פינים), כך קשה יותר לזרימת האוויר שמסביב להיכנס למערך הפינים. למרבה הצער, אם גוף הקירור אינו חשוף במלואו לזרימת האוויר שמסביב, לא משנה כמה שטח הפנים שלו גדול, הוא לא יוכל לפזר חום ביעילות.

הגדל את מרווח הפינים כדי לאפשר לאוויר לזרום בקלות רבה יותר. המהירות שבה האוויר עובר דרך גוף הקירור צריכה להיות קרובה למהירות שבה האוויר נכנס לגוף הקירור.

על ידי הפיכת סידור הפינים לקומפקטי יותר כדי להגדיל את שטח הפנים, ניתן לשפר את ביצועי הקירור של גוף הקירור. עם זאת, פעולה זו תעכב את זרימת האוויר, ובכך תפחית את ביצועי פיזור החום. זוהי סתירה אינהרנטית שספקים צריכים להתמודד איתה בעת תכנון גופי קירור פינים אנכיים.

עם זאת, על ידי כיפוף הפינים כלפי חוץ, הפינים בצורת קרן מתגברים ביעילות על הסתירה בין שטח הפנים לצפיפות הפינים. שיטה זו מגדילה מאוד את המרווח בין הפינים באזור נתון. לכן, זרימת האוויר שמסביב יכולה להיכנס ולצאת ממערך הפינים בצורה נוחה יותר. פני השטח של גוף הקירור חשופים לאוויר בקצב זרימה מהיר יותר, וגם יכולת פיזור החום גדלה מאוד כתוצאה מכך. שיפור זה בולט במיוחד כאשר מהירות זרימת האוויר נמוכה, מכיוון שככל שמהירות זרימת האוויר איטית יותר, כך קשה יותר לאוויר שמסביב להיכנס למערך פיני גוף הקירור. לכן, גוף הקירור בצורת קרן מתאים ביותר לסביבות עם מהירות אוויר נמוכה.