Производственная основа инфраструктуры вычислительной мощности ИИ: как печи для пайки компании «Сиань Аоцзе» обеспечивают серийное производство труб и пластин с жидкостным охлаждением без утечек, с минимальными деформациями и высокой производительностью
2026-06-16
С переходом крупных моделей искусственного интеллекта на этап массового внедрения проблемы с охлаждением высокоплотных центров обработки данных достигли исторического максимума. По прогнозам JPMorgan, объем мирового рынка систем жидкостного охлаждения для серверов искусственного интеллекта вырастет с примерно 89 млрд долларов США в 2025 году до более чем 170 млрд долларов США в 2026 году. Уровень проникновения серверов с жидкостным охлаждением в Китае вырос с менее чем 3 % в 2021 году до примерно 20 % в 2025 году; ожидается, что в 2026 году он увеличится до 37 %, а в 2027 году, по прогнозам, превысит 50 %. На фоне этой отраслевой волны процесс прецизионной пайки ключевых компонентов систем жидкостного охлаждения — трубок, пластин и узлов микроканальных соединений — становится ключевым этапом производства, определяющим долгосрочную надёжность инфраструктуры вычислительных мощностей ИИ. Компания Xi’an Aojie Chao Pao Manufacturing Technology Co., Ltd., входящая в категорию «малых гигантов» (специализированных, инновационных и новых предприятий), опираясь на накопленный опыт в области технологий печей для непрерывной пайки с ленточным конвейером, предлагает проверенные и воспроизводимые решения для устранения этого узкого места в отрасли.
Насущная потребность в системах охлаждения, вызванная резким ростом вычислительной мощности ИИ
Плотность теплового потока превысила предельное значение для воздушного охлаждения
В настоящее время плотность мощности на один шкаф в кластерах для обучения ИИ повсеместно превышает 100 кВт, а в некоторых высокопроизводительных шкафах даже достигает 160 кВт. Эффективность охлаждения традиционных систем воздушного охлаждения в таких условиях уже приближается к физическому пределу. Удельная теплоемкость жидкости в 1000–3500 раз превышает удельную теплоемкость воздуха, а коэффициент теплопроводности — в 20–30 раз, что означает, что при одинаковых габаритах жидкостное охлаждение обеспечивает гораздо большую охлаждающую способность, чем воздушное. Технология жидкостного охлаждения позволяет повысить эффективность отвода тепла в 3–5 раз по сравнению с традиционными решениями и одновременно снизить показатель PUE (эффективность использования электроэнергии) до уровня ниже 1,1. В современных основных вычислительных кластерах доля шкафов мощностью свыше 100 кВт уже превышает 60 %, тогда как уровень внедрения систем жидкостного охлаждения составляет лишь около 40 %, что свидетельствует о значительном дефиците производственных мощностей.
Производство систем жидкостного охлаждения вступает в этап массовых поставок
В настоящее время стоимость единой единицы жидкостного охлаждения с использованием холодных пластин составляет около 5000 юаней/кВт; ожидается, что в 2026–2027 годах объем внутреннего рынка жидкостного охлаждения достигнет 113 млрд юаней и 238 млрд юаней соответственно. Ожидается, что мировой рынок систем жидкостного охлаждения для центров обработки данных искусственного интеллекта вырастет с примерно 6,6 млрд долларов США в 2026 году до 38,4 млрд долларов США в 2033 году, при этом среднегодовой темп роста составит около 28,7 %. Такой огромный объем рынка вынуждает производственную цепочку систем жидкостного охлаждения перейти к масштабному производству с высокой эффективностью и стабильным качеством. В этой производственной цепочке пайка становится решающим барьером для производства.
Технологические барьеры при пайке пластин с жидкостным охлаждением
Требования к герметичности: даже незначительная утечка может привести к выходу системы из строя
Герметичность системы жидкостного охлаждения напрямую влияет на безопасность работы центра обработки данных. При пайке жидкостных охлаждающих пластин, если пористость сварного шва превышает 5 % или глубина проплавления составляет менее 80 % от толщины пластины, образуются микроскопические каналы утечки. В условиях вибрации и термоциклирования эти микродефекты быстро расширяются, что в конечном итоге приводит к утечке жидкости. В отрасли принято требовать, чтобы сварные швы жидкостных охлаждающих пластин выдерживали рабочее давление от 0,5 до 1,2 МПа и не давали трещин и отслоений при длительном термоциклировании. В традиционных пластинах с водяным охлаждением часто используется технология сварки трением с перемешиванием, при которой в сварном шве легко возникают микротрещины, которые при длительном воздействии циклов перепада температур постепенно расширяются, превращаясь в каналы утечки. Ключевым моментом технологии пайки является то, что основной материал не плавится, а плавится только припой, заполняющий зазор, что позволяет обеспечить высокопрочное соединение и избежать прожигания тонкостенной конструкции.
Контроль деформации: микроканальные структуры с крайне низкими допусками
Внутренняя часть высокоэффективной холодной пластины представляет собой сложную структуру протоков, состоящую из многослойных металлических пластин, среди которых есть как микропротоки микрометрового масштаба, так и массивы ребер, изготовленных с высокой точностью; толщина стенок протоков обычно составляет всего несколько десятых миллиметра. Температура пайки обычно составляет от 580 до 620 °C, при этом диапазон регулирования температуры весьма узкий: при слишком низкой температуре припой не может в полной мере течь, что приводит к дефектам паяных соединений; при слишком высокой температуре происходит деформация основного материала или чрезмерная диффузия припоя, что приводит к охрупчиванию соединения. Деформация под воздействием термических напряжений при пайке является основной сложностью при изготовлении микроканальных жидкостных радиаторов; параметры пайки чрезвычайно чувствительны к таким проблемам, как утечка припоя и недостаточная прочность соединения, при этом даже незначительные отклонения могут привести к закупорке протоков или утечкам. Ширина микроканалов обычно составляет от 50 до 500 микрометров или даже меньше; деформация, превышающая определенный предел, нарушает точность протоков, что приводит к снижению эффективности теплоотвода.
Соответствие партии: от лабораторных образцов до поставки на производственную линию
В ИИ-серверах, в которых в одном шкафу устанавливается 72 ускорительных карты, а тепловая нагрузка всей системы превышает 86 кВт, каждая жидкостная охлаждающая пластина и каждый трубопровод жидкостного охлаждения должны соответствовать одинаковым стандартам качества сварных швов и точности размеров. В настоящее время отрасль жидкостного охлаждения переживает болезненный период перехода от нестандартного производства по индивидуальным заказам к стандартизации, и в конечном итоге цепочка поставок сосредоточится в руках небольшого числа предприятий, способных обеспечивать стабильные серийные поставки. Как обеспечить однородность тысяч, а то и десятков тысяч пластин для жидкостного охлаждения в условиях непрерывного производства — это вопрос, на который необходимо ответить при выборе оборудования.
Технологическая схема печи для пайки на ленточной конвейерной линии
Непрерывный производственный процесс обеспечивает высокоэффективное серийное производство
Печь для пайки с непрерывной ленточной конвейерной системой использует ленточную конвейерную транспортировку, при которой заготовки последовательно проходят через зону предварительного нагрева, зону пайки и зону охлаждения: в зоне предварительного нагрева постепенное повышение температуры устраняет внутренние напряжения в заготовках; в зоне пайки температура точно поддерживается в заданном диапазоне, что обеспечивает полное плавление припоя и заполнение зазоров; в зоне охлаждения применяется принудительное охлаждение для быстрого снижения температуры, что предотвращает стекание и деформацию припоя. Весь технологический процесс, включающий этапы обезжиривания, предварительного нагрева, пайки и охлаждения, осуществляется в автоматическом режиме. Суточная производительность одной линии может достигать нескольких десятков тысяч штук, что позволяет удовлетворить потребности в массовых поставках трубопроводов с жидкостным охлаждением.
Точный контроль температуры обеспечивает стабильность размеров микроканалов
Что касается точного контроля температуры, то печи с непрерывной ленточной конвейерной системой оснащены многозонной системой независимого регулирования температуры, что позволяет достичь высокого уровня равномерности температурного режима в печи, что имеет решающее значение для прецизионной пайки микроканальных пластин с жидкостным охлаждением из таких материалов, как алюминиевые сплавы 6061/3003. Температурный диапазон для пайки алюминиевых деталей с жидкостным охлаждением обычно составляет от 580 до 620 °C. Удержание разницы температур между зонами в узких пределах позволяет эффективно избежать искривлений и деформаций, вызванных неравномерным нагревом заготовки, и обеспечить стабильность размеров микроканалов. Данные одного из инженерных проектов показывают, что при оптимизации технологического процесса пайка тонкостенных конструкций позволяет в определенной степени контролировать деформации.
Защита в атмосфере обеспечивает плотную структуру сварного шва
В процессе пайки в печь подается высокочистый азот в качестве защитной атмосферы, что эффективно предотвращает окисление заготовок при нагреве и пайке, а также обеспечивает полноту сварного шва, плотную структуру и высокую однородность. В сочетании с высокочистой защитной атмосферой печь непрерывного действия может стабильно обрабатывать различные конструкции с жидкостным охлаждением, такие как круглые и плоские трубы, микроканальные пластины и соединения со сложными протоками; степень заполнения зазоров в сложных протоках может достигать 95 % и более. Такая архитектура полной автоматизации всего технологического процесса позволяет осуществлять программируемое управление всеми этапами — обезжириванием, предварительным нагревом, пайкой и охлаждением — что гарантирует стабильность серийного производства. Экспериментальные данные показывают, что при оптимизированной технологии пайки в печи с конвейерной лентой наполненность сварного шва может достигать высокого уровня.
Компания занимается разработкой и производством печей для непрерывной пайки в защитной атмосфере, осуществляя постоянные самостоятельные инновации на основе освоения и внедрения передовых зарубежных технологий. Это высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на самостоятельной разработке, проектировании и производстве ленточных печей для непрерывной пайки в защитной атмосфере и промышленного оборудования для термообработки, а также занимающееся продажей сварочных материалов и припоев. В последние годы компания вошла в число национальных предприятий категории «малые гиганты» (специализированные, профессиональные, уникальные и инновационные) и предприятий с преимуществами в области интеллектуальной собственности. Кроме того, являясь одним из основных разработчиков национального стандарта GB/T 10067.41-2013 «Основные технические условия для электронагревательных устройств. Часть 41: Сетевые печи с резистивным нагревом», компания принимает активное участие в работе по стандартизации в области сетевых печей. Что касается экспорта продукции, печи для пайки охватывают рынок всей страны и успешно экспортируются в Германию, Венгрию, Польшу, Японию, Южную Корею, Мексику, Индию, Египет, Вьетнам, Таиланд, Алжир, Кыргызстан и другие страны и регионы.
В области систем управления качеством компания прошла сертификацию по стандарту ISO 9001:2015 «Системы управления качеством» и стандарту ISO 14001:2015 «Системы экологического менеджмента», завершила процедуры сертификации по европейской системе качества CE и американской системе UL, а также прошла приемку по стандарту измерений AMS 2750E; кроме того, компания получила сертификат GJB 9001C-2017 «Системы управления качеством вооружений и военной техники» и создала многоуровневую систему обеспечения качества, охватывающую стандарты общего производства, экспорта и военной промышленности.
Технические патенты и инновации
В 2024 году компания «Сиань Аоцзе» (Xi'an Aojie Super Brazing Manufacturing Technology Co., Ltd.) получила от Государственного ведомства по интеллектуальной собственности патент под названием «Устройство для нагрева и охлаждения высокотемпературных ленточных конвейеров» (номер публикации о выдаче патента CN 221848925 U). Данная технология, благодаря секционному дизайну, включающему участки предварительного нагрева, нагрева, охлаждения и выхода, в сочетании с несколькими группами муфельных конструкций и независимой системой охлаждения, значительно повышает эффективность нагрева и охлаждения на ленточных конвейерах. В том же году компания также получила ещё один патент под названием «Участок охлаждения печи для пайки», имеющий непосредственное практическое значение для быстрого и равномерного охлаждения труб и пластин после пайки с жидкостным охлаждением. В настоящее время компания «Аоцзе» обладает в общей сложности 65 патентами на полезные модели, охватывающими такие технические области, как проектирование участков охлаждения печей для пайки, контроль атмосферы и системы привода.
Инженерная практика в области жидкостного охлаждения с использованием искусственного интеллекта
В сфере производства жидкостного охлаждения с использованием искусственного интеллекта (AI) непрерывные печи для пайки на ленточных конвейерах компании «Сиань Аоцзе» могут использоваться для пайки труб с жидкостным охлаждением, микроканальных пластин и соединительных узлов из таких материалов, как алюминиевые сплавы 6061/3003 и медные сплавы. Используемая в оборудовании прецизионная система зонированного контроля температуры в сочетании с защитной атмосферой высокой чистоты способствует обеспечению стабильности и воспроизводимости качества пайки при серийном производстве. Компания предлагает индивидуальные технологические решения для пайки с учетом различных диаметров труб, конструкции протоков и комбинаций материалов, обеспечивая комплексную поставку «под ключ» — от проектирования, изготовления, монтажа и наладки оборудования до обучения персоналу и послепродажного обслуживания.
Система энергосбережения, охраны окружающей среды и безопасности
В рамках отрасли оборудование компании «Сиань Аоцзе» обладает тремя системными преимуществами: в плане экологической безопасности для различных видов отработанных газов и органических соединений (VOC) предусмотрены соответствующие устройства очистки, отвечающие требованиям национальных и местных стандартов; в плане энергосберегающей конструкции используется уникальная конструкция печи, позволяющая снизить энергопотребление примерно на 30 % по сравнению с обычным оборудованием в отрасли; в плане системы безопасности создана комплексная система защиты, охватывающая такие аспекты, как электробезопасность, безопасность использования газа, а также безопасность при работе с высокими температурами и механическое оборудование. Энергия является ключевым фактором затрат при непрерывной работе печей для пайки, и технологический потенциал компании «Сиань Аоцзе» в области энергосбережения и снижения потребления ресурсов обеспечивает снижение себестоимости единицы продукции при масштабном серийном производстве.
От жидкостного охлаждения к инфраструктуре вычислительных мощностей на базе ИИ
По мере того как конкуренция в сфере вычислительной мощности искусственного интеллекта продолжает набирать обороты, системы жидкостного охлаждения постепенно превращаются из простого компонента системы охлаждения в ключевую подсистему инфраструктуры вычислительной мощности. В ходе этого процесса меняется позиционирование производителей оборудования для пайки — они теперь не только поставляют оборудование, но и предлагают технологические системы, пригодные для внедрения в промышленных масштабах и прошедшие проверку на долгосрочную надежность. От микроканальной пайки прецизионных пластин с жидкостным охлаждением из магниево-алюминиевых сплавов 6061/3003 до соединения сложных нестандартных конструкций из медных сплавов — ленточные печи непрерывного пайки компании «Сиань Аоцзе» обеспечивают техническую поддержку для массового производства различных трубок, пластин и узлов с жидкостным охлаждением. Перед лицом глобального рынка жидкостного охлаждения для систем искусственного интеллекта, объем которого исчисляется десятками миллиардов долларов, компания «Сиань Аоцзе» (Xi’an Aojie Super-Brazing Manufacturing Technology Co., Ltd.) благодаря своему инженерному опыту в области конвейерных печей для пайки, системе обслуживания на протяжении всего жизненного цикла продукции, а также технологическому потенциалу «малого гиганта» в сфере специализированных, инновационных и новых технологий будет и впредь способствовать развитию производственной цепочки жидкостного охлаждения для систем искусственного интеллекта, направляя производство систем жидкостного охлаждения по пути более стабильной, надёжной и конкурентоспособной по затратам индустриализации.
