隨著人工智能、高性能計算和云應(yīng)用的發(fā)展，計算密度急劇上升，傳統(tǒng)上依賴空氣冷卻的散熱方法越來越難以滿足需求。散熱已不再只是技術(shù)問題，更成為影響數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的關(guān)鍵因素，如導(dǎo)致AI算力供應(yīng)受限、成本增加、能耗上升和可能的停機(jī)風(fēng)險。

直接液體冷卻系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心常使用的另一重要散熱技術(shù)。其通過在冷板中循環(huán)液體來直接接觸高性能服務(wù)器組件（如CPU和GPU）散熱。冷板內(nèi)部的嵌入式熱幾何結(jié)構(gòu)可最大化表面積，提高熱交換效率，實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制和更高密度的服務(wù)器配置。但該技術(shù)也存在問題，如焊接等密封方法不可靠，存在泄漏風(fēng)險，可能損害敏感電子設(shè)備；此外，為實(shí)現(xiàn)更高機(jī)架密度，減少部件數(shù)量并簡化系統(tǒng)設(shè)計的需求也日益突出。

這里我們毫無疑問的會想到采用3D打印技術(shù)來制造冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。一家名為Alloy Enterprises的公司近日推出了一款基于堆疊鍛造(Stack Forging)制造工藝的銅材料直接液冷系統(tǒng)。該技術(shù)能夠一體式構(gòu)建復(fù)雜的散熱器結(jié)構(gòu)，并采用微通道內(nèi)部幾何形狀，專門針對現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心硬件的熱點(diǎn)進(jìn)行定制。

堆疊鍛造技術(shù)的核心原理是金屬材料的固態(tài)擴(kuò)散結(jié)合，通常使用具有良好熱傳導(dǎo)和機(jī)械性能的鋁或銅作為原料。軟件首先會將3D模型精準(zhǔn)切片，在每一層原料片上，激光會精確切割出設(shè)計圖案，并在指定區(qū)域應(yīng)用抑制層，控制金屬的結(jié)合過程。隨后，這些金屬片被堆疊并經(jīng)過金屬-金屬擴(kuò)散結(jié)合，最終形成一個沒有內(nèi)部通道或空隙的單一、致密的金屬塊。對于鋁合金，還會進(jìn)行額外的熱處理來提高強(qiáng)度和硬度，而銅合金部件則不需要此步驟。使用該技術(shù)，理論上也要比傳統(tǒng)的激光3D打印快很多，并且成本更低。

激光切割出圖案并添加抑制劑

堆疊并進(jìn)行擴(kuò)散結(jié)合

堆疊結(jié)合之后取出周圍材料并進(jìn)行熱處理

基于堆疊鍛造技術(shù)制造的冷板CT掃描結(jié)果

該企業(yè)將采用堆疊鍛造技術(shù)制造的銅冷板與行業(yè)領(lǐng)先的刮削鰭片銅冷板在NVIDIA H100 GPU上的熱阻和壓力損失進(jìn)行了對比。結(jié)果顯示，新技術(shù)制造的銅冷板在相同流量下壓力損失降低了11倍，更好的流量分布和更高的內(nèi)部表面積顯著提高了散熱性能。

該公司基于新開發(fā)的技術(shù)制造了大量熱交換結(jié)構(gòu)，尤其還使用ntop的優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)一步提升了散熱效率。

相比激光3D打印，堆疊鍛造技術(shù)在材料性能、制造效率以及成本方面存在一定優(yōu)勢。相比激光3D打印過程中可能出現(xiàn)的因粉末熔化、凝固等工藝特性導(dǎo)致的內(nèi)部存在一定缺陷（比如微孔、未熔合等薄弱區(qū)域）而引起的力學(xué)性能下降問題，堆疊鍛造技術(shù)能更好地保證材料性能的優(yōu)異與穩(wěn)定。在生產(chǎn)效率方面，堆疊鍛造技術(shù)在完成切片、切割及堆疊擴(kuò)散結(jié)合等工藝流程時，如果設(shè)計合理、自動化程度較高，可以實(shí)現(xiàn)較為高效的連續(xù)生產(chǎn)。再結(jié)合材料的成本，堆疊鍛造技術(shù)在成本方面也具有一定優(yōu)勢。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。

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