工程師通常將熱管理和冷卻視為由兩部分組成的問題。首先，有一個全局“宏觀”情況，即沒有單個組件過熱，但總熱量積聚使電路板或機箱超出可接受的限制。其次，是局部的“微型”情況，其中一個或多個有源或無源組件(功率器件、高端處理器、FPGA、電流檢測電阻器)需要冷卻，以避免慢時鐘模式、燒毀或由于溫度系數引起的過度漂移。當然，微觀問題是宏觀問題的主要貢獻者。

　　熱過剩的解決方案在原則上是眾所周知的：只需使用對流、傳導和輻射冷卻的某種組合， 圖1.

　　圖1 這三種傳熱模式很好理解，可以作為冷卻計劃分析的第一步進行建模和模擬。

　　但這就是簡單性結束的地方。您可以對散熱解決方案進行建模，但通常需要的不僅僅是一個風扇或幾個附加散熱器才能創建一個機械合理的設計，將您的熱量傳遞到那個叫做“離開”的神秘地方，這是多余熱量的熱儲存器。

　　這就是機械設計師和生產工程師贏得一些認真尊重的地方，因為他們必須將熱目標轉化為有形的、可制造的現實。一種經過十多年現場驗證的先進冷卻技術被稱為“混合”方法，以 RuggedCool? 的專利技術為代表 通用微系統公司.

　　與空氣或冷卻液集中在單個組件和熱點的傳統方法不同，這里的熱量通過中央“散熱器”核心增壓室排空到整個系統的整個冷板組件，該核心增壓室本質上是一個全系統冷卻板， 圖2.

　　圖2 在 RuggedCool 設計中，中央散熱器核心增壓室用作整個系統的冷卻板。源： 通用微系統公司

　　在此設計中，每個組件、電路板或子系統都使用冷板機制進行傳導冷卻，熱量從其各自的散熱器傳導到整個系統的組合散熱器組件。

　　這一切聽起來都很簡單，但實施起來是一個挑戰。GMS技術使用具有極低熱阻的波紋合金塊，在處理器芯片上充當散熱器(假設這是主要熱源)。一旦熱量分布在更大的區域，密封室中的液態銀化合物就被用來將熱量從吊具傳遞到系統的外殼。有一個銅表面，一個鋁表面，中間夾著一層銀。

　　這種方法從CPU內核到冷板的溫差小于10°C，而傳統方法的溫差超過25°C。 圖3.

　　圖3 由此產生的排列在CPU內核和冷板之間具有10°C的低溫差。源： 通用微系統公司

　　這是一種液體冷卻形式，但沒有與移動流體相關的頭痛或問題。使用液態銀等材料清楚地表明該技術價格昂貴，但它適用于沒有其他可行解決方案的應用。

　　這種方法與僅僅添加冷卻板以生產傳導冷卻系統形成鮮明對比。這可能導致冷卻不足，因為除CPU本身(或其他主要熱源)以外的發熱設備由CPU的熱傳導路徑冷卻。當然，這與從CPU吸取熱量的目標背道而馳。

　　通過將所有熱量引導到中央增壓室，吹氣的效率(如果有的話)可以最大化。它還允許一個密封系統，其中只有中央增壓室對環境開放，從而更容易管理灰塵和濕氣進入，同時也減輕了EMI控制的電氣挑戰。

　　這種技術提供了與沖擊和振動相關的好處，沖擊和振動是許多組件的無聲和長期“殺手”。在這里，CPU芯片不與系統外殼直接接觸，而是通過充當減震器的液銀室進行連接。這可以防止沖擊從外殼傳遞到倒裝芯片球柵陣列(FCBGA)，從而將CPU與持續的振動引起的微斷裂(及時導致CPU故障)隔離開來。

　　毫無疑問，這是一個復雜、昂貴的機械設計，但電子工程師和他們的客戶只能怪他們自己。畢竟，耗散已經從一百瓦左右增加到超過一千瓦 - 一個1U尺寸(13/4英寸高)的19英寸寬機架單元(RU)現在可以達到1.5 kW甚至更多，因此需要創新的方法和新的想法。

　　并非所有這些都需要這項技術的復雜性和精密性。在某些情況下，只需切換到提供大大增強的熱路徑的卡籠導軌和把手可能會有很大幫助(請參閱相關內容)。

　　您是否曾經參與過冷卻場景，其中所需策略的物理實現比熱模型所建議的挑戰要大得多?該解決方案只是對現有組件的仔細考慮的應用程序，還是需要自定義組件和專用資源?

　　比爾·施韋伯 是一個寫了三本教科書、數百篇技術文章、觀點專欄和產品功能的 EE。