Direct to Chip Kühlung für KI-Dichten von morgen

Ja. Coldplates für Rechenzentrumstechnik sind technisch dieselbe Aufgabe wie in der Leistungselektronik, mit drei anderen Randbedingungen: niedrige Vorlauftemperatur, hohe Stückzahlen und sehr enge Toleranzen an der Kontaktfläche. Die Mengen, die wir abbilden, reichen von einem Einzelstück bis zu 100.000 Stück pro Jahr; Rechenzentrumsprojekte liegen im oberen Teil dieser Spanne, wo sich eigene Werkzeuge und automatisierte Fertigungsschritte rechnen. Wo wir am stärksten sind: kundenspezifische Geometrie, Stromversorgungs- und Busbar-Kühlung, Sonderformate außerhalb der Standard-Sockelmaße. Grenze und Ehrlichkeit: Bei Direct-to-Chip-Coldplates für Standard-CPU- und GPU-Sockel konkurriert man mit spezialisierten Großserienherstellern, die auf genau ein Maß optimiert sind. Dort sind wir nicht der günstigste Anbieter, und das sagen wir vorher.

Bei Stromschienen entsteht die Wärme nicht an einem Bauteil, sondern über die gesamte Länge des Leiters. Das ist eine andere Aufgabe als eine Chip-Coldplate. Zwei Wege sind üblich: eine Kühlplatte, die flächig an die Schiene angebunden wird, oder ein Kühlkanal direkt im Leiterprofil. Der zweite Weg ist thermisch deutlich besser, verlangt aber, dass Kühlmittel und Leiter elektrisch verträglich sind. Bei Kühlern auf Potenzial arbeitet man mit isolierenden Schlauchstrecken definierter Länge oder deionisiertem Wasser. Wichtig für die Anfrage: Nenn Stromstärke und zulässige Leitertemperatur, nicht nur eine Verlustleistung; daraus rechnen wir. Grenze: Die elektrische Auslegung der Schiene bleibt bei dir; wir bewerten die thermische und fertigungstechnische Seite.

Weil Coldplates im Rack hydraulisch parallel geschaltet werden. Streut der Druckverlust zwischen den Platten, verteilt sich der Volumenstrom ungleich: Die Platte mit dem geringsten Widerstand bekommt am meisten Durchfluss, die mit dem höchsten am wenigsten, und genau die läuft dann zu warm. Eine Charge mit gleichmäßig gutem Wert ist deshalb wertvoller als eine mit einzelnen Spitzenwerten. Praktisch heißt das: festgelegte Fertigungsparameter, gebundene Materialform und Prüfung der kritischen Merkmale nach Prüfplan mit Messbericht. Was Streuung erzeugt, ist selten die Bearbeitung, sondern das Vormaterial. Guss- und Walzmaterial verhalten sich beim Fügen unterschiedlich, selbst bei gleicher Legierungsbezeichnung. Grenze: Eine Streuungsangabe für den Wärmewiderstand muss messtechnisch ermittelt werden; aus einer Simulation lässt sie sich nicht ableiten.

Im Rechenzentrum läuft meist Wasser mit Inhibitoren oder ein Wasser-Glykol-Gemisch, seltener deionisiertes Wasser. Der Werkstoff folgt dem Medium, nicht umgekehrt: Deionisiertes Wasser greift Aluminium an, weil es dem Werkstoff Ionen entzieht und die schützende Oxidschicht nicht stabil bleibt. Die Folge sind Lochkorrosion und Partikel im Kreislauf. Für DI-Wasser arbeiten wir daher mit Kupfer oder Edelstahl an der medienberührten Oberfläche, notfalls über eingepresste Rohre in einem Aluminiumkörper, sodass das Medium nur Rohrmaterial berührt. Entscheidend ist außerdem, welche Metalle sonst im Kreislauf sind: Aluminium und Kupfer gemischt bilden ohne geeignetes Medium ein galvanisches Paar. Grenze: Zweiphasen- und Immersionskühlung mit dielektrischen Flüssigkeiten sind nicht unser Feld. Dort ist ein Spezialist der richtige Partner.

Enge Kanäle sind der Weg zu niedrigen Wärmewiderständen und gleichzeitig das Risiko im Betrieb: Je feiner die Struktur, desto empfindlicher gegen Partikel, Ablagerungen und Biofilm. In einem geschlossenen Kreislauf mit Filter ist das beherrschbar; in einem Bestandssystem ohne Filter setzt sich eine feinstrukturierte Platte langfristig zu, und der Fehler zeigt sich nicht als Leckage, sondern als schleichend steigende Bauteiltemperatur. Deshalb fragen wir nach Filterfeinheit im System, bevor wir eine Kanalstruktur festlegen, und empfehlen im Zweifel die etwas gröbere Geometrie. Grenze und Empfehlung: Wer keinen Filter im Kreis hat, sollte keine feinstrukturierte Platte einsetzen. Ein Filter ist billiger als der Austausch von hundert Coldplates.

Der Zeitplan wird nicht von der Fertigung bestimmt, sondern von zwei Schritten davor: der Freigabe der Geometrie und der Beschaffung des Vormaterials in der benötigten Menge. Bei Serien im vierstelligen Bereich ist Vormaterial kein Lagerartikel mehr, sondern eine Bestellung mit Vorlauf. Ein neues Strangpressprofil bringt zusätzlich Werkzeug- und Presstermin mit, der außerhalb unseres Einflusses liegt. Realistisch läuft ein solches Projekt in drei Etappen: Auslegung und Prototyp, Vorserie zur Validierung im Rack, dann Serie mit Rahmenabruf. Praktischer Rat: Der Prototyp sollte hydraulisch schon so aussehen wie das Serienteil, sonst ist die Validierung nicht übertragbar. Grenze: Verbindliche Termine nennen wir im Angebot bezogen auf den Bestelleingang. Eine allgemeine Lieferzeitangabe wäre bei dieser Projektgröße unseriös.

Wir starten beim Lastfall: Verlustleistung, Die-Größe und -Lage, zulässige Sperrschichttemperatur, Vorlauftemperatur, Volumenstrom und Bauraum. Daraus ergibt sich das Rth-Budget, das wir auf Kontaktwiderstand, Materialleitung und konvektiven Anteil aufteilen und in der Simulation prüfen.

Das hängt an deiner Pumpe und der Anzahl der Knoten im Kreislauf. Wir optimieren Kanalgeometrie und Turbulatoreinsatz so, dass die kritische Stelle Leistung bekommt und der Systemdruckverlust im Budget bleibt.

Kupfer für maximale Leitfähigkeit, Kupfernickel gegen aggressive Medien, Edelstahl für chemische Beständigkeit, Aluminium für Gewicht und Kosten. Entscheidend ist die Verträglichkeit aller Werkstoffe im Kreislauf. Mischinstallationen sind die häufigste Korrosionsursache.

Standard ist die Druckprüfung jedes Bauteils; für kritische Anwendungen prüfen wir zusätzlich mit Helium-Lecktest und dokumentieren die Leckrate pro Teil. Die Zielleckrate legen wir vor der Konstruktion fest, weil sie Werkstoff und Fügeverfahren bestimmt.

Wir fertigen vom 30 mm kurzen Mikrokanalkühler bis zur 3 m (30.000 mm) langen Kühlplatte, bis hin zum komplett gekühlten Präzisionsgroßbauteil. Was geht, entscheidet nicht die Größe allein, sondern Werkstoff, Bauweise und Toleranz: nenn uns deine Abmessungen, wir sagen dir, in welcher Bauweise wir sie fertigen.

In vielen Fällen ja, über Retrofit-Cold-Plates auf vorhandenen Sockeln.

Ja. Neben der Cold Plate liefern wir die Komponenten entlang des Sekundärkreises: Verteiler und Sammelleitungen bis zur Schnittstelle des Primärkreises.

Muster in rund 6-8 Wochen Standardlieferzeit, per Express in 2-4 Wochen. Für die Serie fertigen wir hochautomatisiert in Deutschland; kostensensible Standardteile kommen aus unseren Joint Ventures in Asien.

Ja, das ist für uns der Normalfall. Wir zeichnen deine Geheimhaltungsvereinbarung oder stellen unsere. Kundenprojekte geben wir grundsätzlich nicht weiter.