Միկրո ջերմաէլեկտրական սառեցման մոդուլների կիրառությունները արհեստական ​​բանականության դարաշրջանում

Արհեստական ​​բանականության հաշվողական հզորության պահանջարկի արագ ընդլայնման հետևանքով, միկրո-թերմոէլեկտրական սառեցուցիչների (Micro-TEC) պահանջարկը զգալիորեն աճել է 2026 թվականին: Քանի որ արհեստական ​​բանականության վրա հիմնված տվյալների կենտրոնները ավելի ու ավելի են ապավինում բարձր թողունակությամբ օպտիկական միջկապերին, տասնյակ հազարավոր օպտիկական մոդուլներ յուրաքանչյուր օբյեկտում այժմ փոխանցում են տվյալների հսկայական ծավալներ լույսին մոտ արագությամբ: Այս աճը հիմնականում պայմանավորված է հաշվողական խտության աճի հետ կապված ջերմային կառավարման մարտահրավերների աճով, մասնավորապես՝ արհեստական ​​բանականության ենթակառուցվածքներում, որտեղ ջերմաստիճանի ճշգրիտ կառավարումը դարձել է անփոխարինելի համակարգի հուսալիության, ազդանշանի ամբողջականության և սարքի երկարակեցության համար: Այս մարտահրավերները դրսևորվում են չորս հիմնական կիրառման ոլորտներում.

1. Երկար հեռավորությունների վրա մայրուղային հաղորդման համակարգ. 80 կմ-ից ավելի հաղորդման հեռավորությունների վրա խիտ ալիքի բաժանման մուլտիպլեքսավորման (DWDM) օպտիկական մոդուլները պահանջում են Micro-TEC-ներ (միկրո ջերմաէլեկտրական մոդուլներ, միկրո պելտիե մոդուլներ)՝ լազերային դիոդի ջերմաստիճանի կայունությունը խիստ թույլատրելի սահմաններում պահպանելու համար, այդպիսով կանխելով ալիքի երկարության շեղումը և ապահովելով սպեկտրալ ալիքի մեկուսացումը հիմնական ցանցերում:

2. Բարձր արդյունավետությամբ տվյալների կենտրոններ. Արհեստական ​​​​ինտելեկտի ուսումնական կլաստերներում և ամպային հաշվարկման կենտրոններում բարձր ինտեգրման ֆոտոնային ինտեգրալ սխեմաները (PIC) առաջացնում են զգալի տեղայնացված ջերմային հոսքեր: Միկրո-TEC-ները, միկրո ջերմաէլեկտրական սառեցման մոդուլը, միկրո պելտիե տարրերը ապահովում են դինամիկ, իրական ժամանակի ջերմակարգավորում՝ հաշվողական և փոխկապակցված ենթահամակարգերի համար օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճանները պահպանելու համար:

3. 5G/6G հեռահաղորդակցության ենթակառուցվածքներ. Արտաքին բազային կայանները գործում են շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի ծայրահեղ տատանումների պայմաններում (օրինակ՝ -40 °C-ից մինչև +85 °C): Միկրո-TEC-ները, միկրո-պելտիե սարքերը, միկրո-պելտիե սառեցուցիչները հնարավորություն են տալիս երկկողմանի ջերմային կարգավորման՝ սառեցում շրջակա միջավայրի գագաթնակետային ջերմաստիճանի ժամանակ և տաքացում զրոյից ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում՝ ապահովելով օպտիկական մոդուլի անխափան գործունեությունը բոլոր գործառնական միջավայրերում:

4. Կոհերենտ օպտիկական կապի համակարգեր. Մետրոպոլիտենային, լայնածավալ և ստորջրյա օպտիկամանրաթելային ցանցերում կոհերենտ ընդունիչ-ընդունիչները օպտիկական ազդանշանների համար պարտադրում են խիստ փուլային և բևեռացման կայունության պահանջներ: Միկրո-TEC-ները, միկրո-պելտիե մոդուլները, միկրո ջերմաէլեկտրական սառեցուցիչները ապահովում են միլիկելվինից ցածր մակարդակի ջերմաստիճանային կայունություն, որը կարևոր է կոհերենտ հայտնաբերման ճշգրտությունը պահպանելու և բիթային սխալների մակարդակը (BER) նվազագույնի հասցնելու համար:

5. Արդյունաբերական և կարևորագույն հաղորդակցություններ. Դժվար միջավայրերում, այդ թվում՝ արդյունաբերական ավտոմատացման, հսկողության համակարգերի և աէրոտիեզերական կիրառությունների դեպքում, Micro-TEC-ները, միկրոպելտիե տարրերը ապահովում են օպտիկական մոդուլի կայուն աշխատանք ջերմաստիճանի լայն տիրույթներում (-40 °C-ից մինչև +105 °C), ապահովելով երկարաժամկետ շահագործման հուսալիություն:

I. Ճշգրիտ ջերմային կառավարումը որպես աճի հիմնական շարժիչ ուժ

Բարձր արագության օպտիկական մոդուլները, հատկապես 800G, 1.6T և զարգացող 3.2T տվյալների փոխանցման արագություններով աշխատողները, խիստ զգայուն են ջերմային խանգարումների նկատմամբ: Լազերային դիոդները ցուցաբերում են ներքին ջերմաստիճանային կախվածություն, ինչը հանգեցնում է կատարողականի կասկադային վատթարացման.

• Ալիքի երկարության շեղում. Բաշխված հետադարձ կապի (DFB) լազերները, օրինակ, ցուցաբերում են մոտ 0.1 նմ/°C ալիքի երկարության-ջերմաստիճանի բնորոշ գործակից: Առևտրային շահագործման տիրույթում (0–70 °C) սա հանգեցնում է մինչև 7 նմ սպեկտրալ շեղման՝ գերազանցելով շատ DWDM համակարգերում ալիքների միջև եղած հեռավորությունը և առաջացնելով ալիքների միջև խաչաձև կապ և BER էսկալացիա:

• Օպտիկական հզորության անկայունություն. Ջերմաստիճանի տատանումները անմիջականորեն մոդուլացնում են լազերի շեմային հոսանքը և թեքության արդյունավետությունը, ինչը հանգեցնում է ելքային հզորության տատանման և ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցության (SNR) վատթարացման:

• Սարքի արագացված ծերացում. Օպտիմալ ջերմային ծրարից դուրս երկարատև աշխատանքը արագացնում է քայքայման մեխանիզմները, ներառյալ ֆասետային օքսիդացումը և քվանտային հորատանցքի արատների տարածումը՝ նվազեցնելով խափանման միջին ժամանակը (MTTF):

Հաշվի առնելով այս սահմանափակումները, հաջորդ սերնդի արհեստական ​​ինտելեկտով օպտիմիզացված օպտիկական մոդուլները պահանջում են ±0.05 °C կամ ավելի բարձր ջերմաստիճանի կայունացման ճշգրտություն՝ պահանջներ, որոնք միայն Micro-TEC-ները, միկրոպելտիե սարքերը, միկրո TEC մոդուլները, միկրո ջերմաէլեկտրական մոդուլները կարող են բավարարել կոմպակտ ձևի գործոնների (<3 մմ² մակերես) և 100 մվ-ից պակաս արձագանքման ժամանակի պայմաններում: Հետևաբար, գրեթե բոլոր միջին և բարձրակարգ 800G+ մոդուլները ինտեգրում են փակ ցիկլով ջերմային կառավարման համակարգեր, որոնք ներառում են Micro-TEC-ներ, Micro-TEC մոդուլներ, միկրոպելտիե սարքեր, միկրո TE մոդուլներ ճշգրիտ ջերմաչափեր և ջերմաստիճանի կառավարման նվիրված ինտեգրալ սխեմաներ՝ արդյունավետորեն «ամրագրելով» լազերային միացման ջերմաստիճանը սահմանված արժեքի ±0.02 °C սահմաններում:

Միկրո-TEC-ների, միկրոջերմաէլեկտրական սառեցման մոդուլների, օպտիկական մոդուլներում միկրոջերմաէլեկտրական տարրերի ֆունկցիոնալ արժեքային առաջարկը ներառում է երեք փոխկապակցված չափումներ՝

• Սպեկտրալ կայունություն. Ալիքի երկարության շեղման ակտիվ ճնշումը ապահովում է ալիքի օրթոգոնալությունը, վերացնում է խաչաձև շփումը և պահպանում է ցածր BER դինամիկ ջերմային բեռների դեպքում։

• Ազդանշանի ճշգրտության օպտիմալացում. Ադապտիվ սառեցումը/տաքացումը փոխհատուցում է շրջակա միջավայրի և բեռի հետևանքով առաջացած ջերմային անցումային երևույթները, կայունացնելով օպտիկական հզորությունը և բարելավելով մոդուլյացիայի խորությունը և մարման հարաբերակցությունը։

• Ծառայության ժամկետի երկարացում. Արդյունավետ ջերմային արդյունահանումը մեղմացնում է ջերմային լարվածության կուտակումը, հետաձգելով նյութի քայքայումը և մինչև 40%-ով նվազեցնելով դաշտային ձախողման մակարդակը (ըստ արագացված ծառայության ժամկետի փորձարկման տվյալների):

II. Micro-TEC, միկրո Պելտիե մոդուլների տեղակայման էքսպոնենցիալ մասշտաբավորումը արհեստական ​​բանականության սերվերի վրա

Ժամանակակից արհեստական ​​ինտելեկտի ուսումնական սերվերները սովորաբար ներառում են 16-32 բարձր արագության օպտիկական մոդուլներ, որոնցից յուրաքանչյուրը պահանջում է 2-3 միկրո-TEC, միկրո-ջերմաէլեկտրական մոդուլներ (միկրո-ջերմաէլեկտրական սառեցման մոդուլներ)՝ կախված տվյալների փոխանցման արագությունից, փաթեթավորման ճարտարապետությունից (օրինակ՝ համատեղ փաթեթավորված օպտիկա, CPO) և ջերմային նախագծման սահմանից: Այսպիսով, մեկ բարձրակարգ արհեստական ​​ինտելեկտի սերվերը կարող է ներառել 40-90 միկրո-TEC (միկրո-պելտիե տարրեր), ինչը 5-10 անգամ ավելի է, քան ավանդական ձեռնարկությունների սերվերները: Քանի որ կանխատեսվում է, որ մինչև 2026 թվականը համաշխարհային 800G/1.6T օպտիկական մոդուլների մատակարարումները կգերազանցեն տարեկան 15 միլիոն միավորը, կանխատեսվում է, որ պետաբայթային մասշտաբի արհեստական ​​ինտելեկտի կլաստերների համար միկրո-TEC-ի ընդհանուր պահանջարկը կհասնի տարեկան տասնյակ միլիոն միավորների:

III. Հիբրիդային հեղուկային սառեցման + Micro-TEC (միկրո ջերմաէլեկտրական սառեցման մոդուլներ) ճարտարապետությունների ի հայտ գալը

Քանի որ հաջորդ սերնդի արհեստական ​​ինտելեկտի արագացուցիչները, այդ թվում՝ NVIDIA-ի GB300 հարթակը, GPU հզորության ծրարները մեկ մատրիցի համար 1000 Վտ-ից ավելի են հասցնում, օդային սառեցման լուծումները բարձր խտության դարակների տեղակայման մեջ հասել են հիմնարար թերմոդինամիկական սահմաններին: Հետևաբար, հեղուկ սառեցումը դարձել է դարակների և շասսիների մակարդակի ջերմային կառավարման դե ֆակտո ստանդարտ: Այս մոդելի շրջանակներում ի հայտ է եկել հիերարխիկ սառեցման ռազմավարություն. հեղուկ սառեցումը կարգավորում է ջերմության մեծ մասի հեռացումը համակարգի մակարդակում, մինչդեռ Micro-TEC-ները (միկրո-պելտիե սառեցուցիչներ) կատարում են մանրահատիկ, չիպի մակարդակի ջերմային կարգավորում՝ ապահովելով աննախադեպ ջերմային միատարրություն ֆոտոնային և էլեկտրոնային մատրիցի միջև: Այս սիներգետիկ ճարտարապետությունը Micro-TEC-ները՝ միկրո-թերմոէլեկտրական մոդուլները, դասում է որպես կարևորագույն ակտիվացուցիչ, այլ ոչ թե պարզապես օժանդակ բաղադրիչ՝ արհեստական ​​ինտելեկտի հաշվարկային ջերմային կուտակիչներում:

IV. Արագացված ներքին փոխարինում գլոբալ մատակարարման սահմանափակումների պայմաններում

Պատմականորեն, բարձր ճշգրտության միկրո-TEC-ների, միկրո ջերմաէլեկտրական սարքերի (Micro TEC մոդուլներ) >80%-ը մատակարարվել է ճապոնական արտադրողների կողմից: Այնուամենայնիվ, արհեստական ​​բանականության հետ կապված աճող պահանջարկը երկարացրել է գործող մատակարարների համար մատակարարման ժամկետները՝ որոշները գերազանցելով 26 շաբաթը, և սահմանափակել է հզորությունների բաշխումը ռազմավարական հաճախորդներին: Չինական TEC մոդուլների տեղական արտադրողները օգտվում են այս շրջադարձային կետից՝ արագացնելով AEC-Q200 և Telcordia GR-468 որակավորման ցիկլերը Tier-1 օպտիկական մոդուլների մատակարարների հետ, ամսական արտադրական հզորությունը մեծացնելով մինչև բազմամիլիոն միավորների մակարդակ և հասնելով արտադրողականության համարժեքության (±0.03 °C կայունություն, >1.2 Վտ/մմ² սառեցման խտություն) առաջատար միջազգային գործընկերների հետ:

Ամփոփելով՝ արհեստական ​​ինտելեկտի հաշվողական խտության առաջընթացների, թողունակության աճի և ֆոտոնիկայի ինտեգրման հրամայականների միաձուլումը Micro-TEC-ները (միկրո պելտիե մոդուլներ) ծայրամասային ջերմային բաղադրիչներից բարձրացրել է մինչև հիմնարար ենթակառուցվածքային տարրեր։ Դրանք այժմ ծառայում են որպես «անտեսանելի անհրաժեշտություն»՝ արհեստական ​​ինտելեկտի տվյալների կենտրոնի աշխատանքային ժամանակի, հաշվողական թողունակության և երկարաժամկետ սեփականության ընդհանուր արժեքի լուռ, բայց անփոխարինելի որոշիչ։

«Beiing Huimao Cooling Equipment Co., Ltd.»-ն, որը ավելի քան երեք տասնամյակ փորձ ունի միկրո-ջերմաէլեկտրական սառեցման մոդուլների նախագծման և արտադրության ոլորտում՝ Micro-TECS-ը, հաջողությամբ մշակել է մանրանկարչական ջերմաէլեկտրական սառեցման լուծումների բազմազան պորտֆոլիո, որը հարմարեցված է միջազգային հաճախորդների պահանջներին: Այս արտադրանքը լայնորեն կիրառվում է ավիատիեզերական, բժշկական սարքավորումներում, օպտիկական կապի և ճշգրիտ արդյունաբերական կիրառություններում: Մենք ողջունում ենք գլոբալ գործընկերների հետ ռազմավարական համագործակցությունը՝ հաջորդ սերնդի ջերմաէլեկտրական սառեցման տեխնոլոգիաների համատեղ ճարտարագիտության և համատեղ մշակման համար:

TES1-00401T200 տեխնիկական բնութագիր

Տաք կողմի ջերմաստիճանը՝ 50°C,

Imax: 0.8A

Vmax: 0.48V

Qmax: 0.3 Վտ

Դելտա T առավելագույնը. 76 C

ACR: 0.5 Օհմ

Չափսը՝ 2.3×1.1×0.95 մմ