Dėl spartaus dirbtinio intelekto skaičiavimo galios reikalavimų augimo 2026 m. gerokai išaugo mikrotermoelektrinių aušintuvų (mikro-TEC) paklausa. Dirbtinio intelekto valdomiems duomenų centrams vis labiau pasikliaujant didelio pralaidumo optiniais sujungimais, dešimtys tūkstančių optinių modulių viename objekte dabar perduoda didžiulius duomenų kiekius beveik šviesos greičiu. Šis augimas iš esmės susijęs su didėjančiais šilumos valdymo iššūkiais, susijusiais su didėjančiu skaičiavimo tankiu, ypač dirbtinio intelekto infrastruktūroje, kur tikslus temperatūros valdymas tapo būtinas sistemos patikimumui, signalo vientisumui ir įrenginio ilgaamžiškumui. Šie iššūkiai pasireiškia keturiose pagrindinėse taikymo srityse:
1. Tolimųjų nuotolių magistralinis perdavimas: tankaus bangos ilgio dalijimosi multipleksavimo (DWDM) optiniams moduliams, galintiems perduoti signalą didesniais nei 80 km atstumais, reikalingi mikro-TEC (mikro termoelektriniai moduliai, mikro Peltier moduliai), kad lazerinio diodo temperatūra būtų stabilesnė griežtose tolerancijos ribose, taip užkertant kelią bangos ilgio poslinkiui ir užtikrinant spektrinio kanalo izoliaciją pagrindiniuose tinkluose.
2. Didelio našumo duomenų centrai: Dirbtinio intelekto mokymo klasteriuose ir debesų kompiuterijos įrenginiuose didelės integracijos fotoninės integrinės grandinės (PIC) generuoja didelius lokalizuotus šilumos srautus. Mikro-TEC, mikro termoelektriniai aušinimo moduliai, mikro Peltier elementai užtikrina dinaminį, realaus laiko termoreguliavimą, kad palaikytų optimalią skaičiavimo ir sujungimo posistemių darbinę temperatūrą.
3. 5G/6G telekomunikacijų infrastruktūra: Lauko bazinės stotys veikia esant dideliems aplinkos temperatūros svyravimams (pvz., nuo -40 °C iki +85 °C). Mikro-TEC, mikro-Peltjė įtaisai, mikro-Peltjė aušintuvai užtikrina dvikryptį šilumos reguliavimą – vėsinimą esant didžiausiai aplinkos temperatūrai ir šildymą esant minusinei temperatūrai – užtikrindami nepertraukiamą optinio modulio veikimą visose darbo aplinkose.
4. Nuoseklios optinio ryšio sistemos: didmiesčių, plačiajuosčiuose ir povandeniniuose šviesolaidiniuose tinkluose koherentiniai siųstuvai-imtuvai taiko griežtus fazės ir poliarizacijos stabilumo reikalavimus optiniams signalams. Mikro-TEC, mikro-Peltjė moduliai, mikro termoelektriniai aušintuvai užtikrina submilikelvino lygio temperatūros stabilumą – tai labai svarbu norint išlaikyti koherentinį aptikimo tikslumą ir sumažinti bitų klaidų dažnį (BER).
5. Pramoniniai ir itin svarbūs ryšiai: atšiauriomis sąlygomis, įskaitant pramoninę automatizaciją, stebėjimo sistemas ir aviacijos bei kosmoso taikymus, mikro-TEC, mikro-Peltier elementai, užtikrina patikimą optinių modulių veikimą plačiame temperatūrų diapazone (nuo –40 °C iki +105 °C), palaikydami ilgalaikį veikimo patikimumą.
I. Tikslus šiluminis valdymas kaip pagrindinis augimo variklis
Didelės spartos optiniai moduliai, ypač veikiantys 800 G, 1,6 T ir kylančiais 3,2 T duomenų perdavimo greičiais, yra labai jautrūs šiluminiams trikdžiams. Lazeriniai diodai pasižymi vidine temperatūros priklausomybe, kuri sukelia kaskadinį našumo pablogėjimą:
• Bangos ilgio poslinkis: Pavyzdžiui, paskirstytojo grįžtamojo ryšio (DFB) lazeriai pasižymi tipiniu bangos ilgio ir temperatūros koeficientu, kuris yra ~0,1 nm/°C. Komerciniame veikimo diapazone (0–70 °C) tai reiškia iki 7 nm spektrinį poslinkį, viršijantį kanalų tarpą daugelyje DWDM sistemų ir sukeliantį tarpkanalių pertrūkius bei BER eskalaciją.
• Optinės galios nestabilumas: temperatūros svyravimai tiesiogiai moduliuoja lazerio slenkstinę srovę ir nuolydžio efektyvumą, todėl keičiasi išėjimo galia ir pablogėja signalo ir triukšmo santykis (SNR).
• Pagreitintas įrenginio senėjimas: ilgalaikis veikimas už optimalaus šiluminio apvalkalo ribų pagreitina degradacijos mechanizmus, įskaitant briaunų oksidaciją ir kvantinių šulinių defektų proliferaciją, taip sumažindamas vidutinį gedimo laiką (MTTF).
Atsižvelgiant į šiuos apribojimus, naujos kartos dirbtiniam intelektui optimizuoti optiniai moduliai reikalauja ±0,05 °C ar geresnio temperatūros stabilizavimo tikslumo – reikalavimų, kuriuos gali atitikti tik „Micro-TEC“, „Micro-Peltier“ įtaisai, „Micro-TEC“ moduliai ir mikrotermoelektriniai moduliai, turintys kompaktišką formą (<3 mm² pėdsakas) ir mažesnį nei 100 ms atsako laiką. Todėl praktiškai visuose vidutinės ir aukštos klasės 800G+ moduliuose integruotos uždaros kilpos šilumos valdymo sistemos, apimančios „Micro-TEC“, „Micro-TEC“ modulius, „Micro-Peltier“ įtaisus, „Micro TE“ modulių tiksliuosius termistorius ir specialius temperatūros valdymo integrinius grandynus, kurie efektyviai „užfiksuoja“ lazerio jungties temperatūrą ±0,02 °C tikslumu nuo nustatytos vertės.
Mikro-TEC, mikrotermoelektrinių aušinimo modulių, mikrotermoelektrinių elementų optiniuose moduliuose funkcinė vertė apima tris tarpusavyje susijusius matmenis:
• Spektrinis stabilumas: aktyvus bangos ilgio poslinkio slopinimas užtikrina kanalo ortogonalumą, pašalina trukdžius ir palaiko mažą BER esant dinaminėms šiluminėms apkrovoms;
• Signalo tikslumo optimizavimas: adaptyvus aušinimas/šildymas kompensuoja aplinkos ir apkrovos sukeltus šiluminius pereinamuosius efektus, stabilizuodamas optinę galią ir gerindamas moduliacijos gylį bei gesinimo santykį;
• Tarnavimo laiko pailginimas: efektyvus šilumos ištraukimas sumažina šiluminio įtempio kaupimąsi, atitolina medžiagų degradaciją ir sumažina gedimų skaičių iki 40 % (remiantis pagreitinto tarnavimo laiko bandymo duomenimis).
II. Eksponentinis „Micro-TEC“ ir „Micro Peltier“ modulių diegimo kiekviename dirbtinio intelekto serveryje mastelio keitimas
Šiuolaikiniai dirbtinio intelekto mokymo serveriai paprastai integruoja 16–32 didelės spartos optinius modulius, kurių kiekvienam reikia 2–3 mikro-TEC, mikro termoelektrinių modulių (mikro termoelektrinių aušinimo modulių), priklausomai nuo duomenų perdavimo spartos, korpuso architektūros (pvz., kartu supakuotos optikos, CPO) ir šiluminio projektavimo ribos. Taigi, viename aukščiausios klasės dirbtinio intelekto serveryje gali būti 40–90 mikro-TEC (mikro-Peltjė elementų) – tai yra 5–10 kartų daugiau, palyginti su įprastais įmonių serveriais. Prognozuojama, kad iki 2026 m. pasauliniai 800G/1.6T optinių modulių pristatymai viršys 15 milijonų vienetų per metus, todėl tikimasi, kad bendra mikro-TEC paklausa petabaitų dydžio dirbtinio intelekto klasteriams pasieks dešimtis milijonų vienetų per metus.
III. Hibridinio skysčio aušinimo + „Micro-TEC“ (mikro termoelektrinių aušinimo modulių) architektūrų atsiradimas
Kadangi naujos kartos dirbtinio intelekto greitintuvai, įskaitant „NVIDIA“ „GB300“ platformą, padidina GPU galią iki daugiau nei 1000 W vienam lustui, oro aušinimo sprendimai pasiekė esmines termodinamines ribas didelio tankio stelažų diegimuose. Todėl aušinimas skysčiu tapo faktiniu stelažų ir korpusų lygio šilumos valdymo standartu. Šioje paradigmoje atsirado hierarchinė aušinimo strategija: aušinimas skysčiu tvarko didžiąją dalį šilumos pašalinimo sistemos lygmeniu, o mikro-TEC (mikro Peltier aušintuvai) atlieka smulkų, lustų lygio šilumos reguliavimą, užtikrindami precedento neturintį fotoninių ir elektroninių lustų šilumos vienodumą. Ši sinergetinė architektūra mikro-TEC, mikrotermoelektrinius modulius, pozicionuoja kaip svarbų veiksnį, o ne tik pagalbinį komponentą, dirbtinio intelekto skaičiavimo šilumos rinkiniuose.
IV. Pagreitintas vietinis pakeitimas esant pasauliniams pasiūlos apribojimams
Istoriškai >80 % didelio tikslumo mikro-TEC, mikro termoelektrinių įtaisų (mikro TEC modulių) tiekdavo Japonijos gamintojai. Tačiau dėl išaugusios su dirbtiniu intelektu susijusios paklausos esamiems tiekėjams pailgėjo gamybos laikas – kai kurie iš jų viršijo 26 savaites – ir buvo apribotas pajėgumų paskirstymas strateginiams klientams. Kinijos vietiniai TEC modulių gamintojai pasinaudoja šiuo lūžio tašku: spartina AEC-Q200 ir „Telcordia GR-468“ kvalifikacijos ciklus su 1 pakopos optinių modulių tiekėjais, didina mėnesinius gamybos pajėgumus iki kelių milijonų vienetų lygio ir pasiekia našumo paritetą (±0,03 °C stabilumas, >1,2 W/mm² aušinimo tankis) su pirmaujančiais tarptautiniais gamintojais.
Apibendrinant galima teigti, kad dirbtinio intelekto skaičiavimo tankio proveržių, pralaidumo didinimo ir fotonikos integracijos imperatyvų derinys pavertė mikro-TEC (mikro Peltier modulius) iš periferinių šiluminių komponentų pagrindiniais infrastruktūros elementais. Dabar jie yra „nematoma būtinybė“ – tylus, bet nepakeičiamas dirbtinio intelekto duomenų centro veikimo laiko, skaičiavimo pralaidumo ir ilgalaikių bendrųjų eksploatavimo sąnaudų veiksnys.
„Beiing Huimao Cooling Equipment Co., Ltd.“ turi daugiau nei trijų dešimtmečių patirtį mikrotermoelektrinių aušinimo modulių „Micro-TECS“ projektavime ir gamyboje. Mūsų įmonė sėkmingai sukūrė įvairiapusį miniatiūrinių termoelektrinių aušinimo sprendimų, pritaikytų tarptautinių klientų specifikacijoms, portfelį. Šie produktai plačiai naudojami aviacijos ir kosmoso, medicinos prietaisų, optinio ryšio ir tiksliosios pramonės srityse. Mes sveikiname strateginį bendradarbiavimą su pasauliniais partneriais, siekiant bendrai projektuoti ir plėtoti naujos kartos termoelektrines aušinimo technologijas.
TES1-00401T200 specifikacija
Karštosios pusės temperatūra: 50 °C,
Imax: 0,8 A
Maksimali srovė: 0,48 V
Qmax: 0,3 W
Delta T max: 76 °C
ACR: 0,5 omo
Dydis: 2,3 × 1,1 × 0,95 mm
Įrašo laikas: 2026 m. rugpjūčio 11 d.
