January 17, 2026
반도체 성능에 대한 높은 쟁점의 세계에서 열은 궁극적인 적입니다. 중앙 처리 장치 (CPU) 가 크기가 줄어들고 트랜지스터 밀도가 증가함에 따라,1 평방 밀리미터당 발생하는 열 에너지는 급증했습니다.. 열 가열 을 방지 하고 하드웨어 의 수명 을 보장 하기 위해, 산업 은 오랫동안 구리의 예외적 인 물리적 특성 에 의존 해 왔다. 이 가이드 는 엔지니어링 원칙 을 탐구 합니다.디자인 아키텍처, 고성능 CPU 냉각에 구리를 골드 표준으로 만드는 제조 프로세스.
고품질 히트 싱크 시장에서 구리가 지배하는 주된 이유는 그 뛰어난 열 전도성입니다.순수한 구리의 열전도량은 대략 400 W/m·K입니다.이 점을 관점으로 볼 때, 가장 일반적인 대안인 알루미늄은 약 235W/m·K만을 제공합니다.
이 차이는 "기반판" 수준에서 중요합니다. 기반판은 CPU의 통합 열 분산기 (IHS) 와 직접 접촉하는 표면입니다.구리 는 실리콘 도어 에서 열 을 빠르게 끌어당기고 더 큰 표면 에 퍼뜨릴 수 있는 능력 으로 "핫스팟" 효과 를 감소 시킨다이 빠른 측면 열 확산은 현대 멀티 코어 프로세서에서 필수적입니다. 작업량에 따라 칩의 특정 영역이 다른 영역보다 훨씬 더 뜨거울 수 있습니다.
또한 구리 는 알루미늄 보다 더 높은 용량 열 용량 을 가지고 있다. 알루미늄 은 가볍고 공기 로 열 을 빠르게 분산 시킬 수 있지만 구리는 더 나은 열 버퍼 로 작용 한다.자신의 온도가 크게 상승하기 전에 더 많은 열을 흡수할 수 있습니다., CPU 활동의 갑작스러운 스파이크 동안 더 안정적인 열 환경을 제공합니다.
효율적인 구리 히트싱크를 설계하는 것은 표면, 공기 흐름 저항, 질량 사이의 균형입니다.고체 구리 블록 은 주변 에 열 을 전달 할 수 있는 표면 면적 이 부족 하기 때문 에 끔찍 한 방울 이 될 것 이다따라서 설계는 냉각 매개체, 보통 공기 또는 액체와의 접촉 영역을 최대화해야합니다.
모든 히트 싱크의 기초는 기판이다. 최대 효율을 위해 표면은 거울에 가까운 완성도로 가공되어야 한다.구리 또는 CPU의 IHS 함정 공기 표면의 미세 불완전성이 공백은 열 인터페이스 재료 (TIM) 로 채워지는 반면, 목표는 가능한 한 많은 금속과 금속 접촉을 갖는 것입니다.고품질 의 구리 히트리닉 은 종종 산화 를 방지 하기 위해 니켈 접착 을 사용 한다, 구리 산소는 전도성이 떨어지고 시간이 지남에 따라 성능을 저하시킬 수 있기 때문입니다.
이 지느러미는 실제 열 분산이 일어나는 곳입니다. 구리 디자인에서 엔지니어들은 "스키브드" 또는 "지퍼"지느러미를 사용할 수 있습니다. 구리는 유연하기 때문에,그것은 알루미늄 주름보다 더 얇은 핀 구조를 허용합니다.더 얇은 지느러미는 더 많은 지느러미가 같은 부피에 포장 될 수 있음을 의미하며 전체 표면 면적을 증가시킵니다. 그러나 지느러미 밀도가 너무 높으면 정적 압력 저항을 만들어 더 큰 소리를 요구합니다.높은 RPM 팬을 통해 공기를 밀어설계자는 바람청기의 성능 곡선과 일치하기 위해 최적의 피치, 핀 사이의 거리를 계산해야 합니다.
대부분의 현대 구리 히트리싱은 실제로 열 파이프를 이용한 하이브리드 시스템이다. 이들은 진공 아래에서 소량의 작업 액체 (일반적으로 물) 를 포함하는 구리 튜브이다.파이프의 한 끝이 CPU에 의해 가열되면, 액체는 증발하고 차가운 끝 (지느러미) 로 이동하여 응축하고 잠복한 열을 방출합니다.이 위상 변화 과정 은 고체 금속 을 통해서만 온도 를 전달 하는 것 보다 훨씬 더 빨리 열기 를 전달 할 수 있게 한다이 구리 파이프 안의 "비크" 구조는 종종 합금 구리 분말로 만들어집니다.
원시 구리 링고트에서 정밀 엔지니어링 냉각 솔루션으로의 전환은 여러 가지 정교한 제조 기술을 포함합니다.
사용자 지정 또는 저용량 엔터프라이즈 등급 냉장고의 경우 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 가공이 사용됩니다. 이 과정은 산소 없는 구리의 고체 블록에서 히트 싱크를 조각합니다.이것은 가장 높은 구조적 무결성과 열성 일관성을 가져옵니다., 그것은 비싸고 시간이 많이 걸립니다. 일반적으로 고급 액체 냉각 블록의 기판에 예약됩니다.
스키빙은 날카로운 칼로 단단한 구리 기판에서 얇은 금속 층을 깎아 내지만 바닥에 붙어 있는 독특한 과정입니다.이것은 밑부분과 지느러미 사이에 원활한 전환을 만듭니다., 톱니가 용접되거나 기단에 붙어있는 디자인에서 발견되는 열 저항을 제거합니다. 스키브 히트리싱은 밀도가 높은 냉각이 필요한 컴팩트 환경에 이상적입니다.예를 들어 1U 서버에서.
냉조는 방 온도 에서 엄청난 압력 아래 구리 를 압축 하여 성형 으로 만드는 일 이다. 이 과정 은 금속 의 곡물 구조 를 정렬 해 준다.가루와 비교하여 열전도성을 약간 향상시킬 수 있습니다.냉조는 복잡한 핀 핀 기하학을 허용하지만 도구 비용은 상당한 편이지만 전방향 공기 흐름에 탁월합니다.
대량 판매 되는 "타워" 냉각기 들 에서는, 얇은 구리 가닥 에서 톱니가 튀겨 나오고 그 다음 열 파이프 에 "배치"된다. 단단 한 열 경로 를 보장 하기 위해, 이 톱니가 종종 파이프 에 재류 용접 되어 있다.용매 결합 의 품질 은 결정적 인 요소 이다· 모든 공기 틈이나 "건조한"조합은 파이프에서 지느러미로 열을 전달하는 히트 싱크의 능력을 크게 방해합니다.
구리는 성능 이점에도 불구하고 여러 가지 엔지니어링 과제를 안고 있습니다. 가장 명백한 것은 무게입니다. 구리는 알루미늄보다 대략 3배 밀도가 높습니다.모든 구리용 히트싱크는 1 킬로그램이 넘는 무게를 가질 수 있습니다., 메인보드의 PCB에 상당한 기계적 스트레스를 가합니다. 이것은 보드가 왜곡되거나 CPU 소켓이 균열되는 것을 방지하기 위해 견고한 장착 브래킷과 뒷판이 필요합니다.
또 다른 중요한 요인 은 비용 이다. 구리 는 전 세계적으로 거래 되는 원료 로 가격 이 변동적 이며, 종종 알루미늄 보다 무게 로 4 내지 5 배 더 비싸다.이 때문에 많은 "황제" 히트싱크는 실제로 구리 기반과 구리 열 파이프와 함께 알루미늄 핀 배열입니다.이것은 열 밀도가 가장 높은 구리 (기반) 와 무게와 비용 효율성이 필요한 알루미늄 (지느러미) 을 사용합니다.
마지막으로, 산화 문제도 있습니다. 앞서 언급했듯이 구리는 공기 중의 산소와 수분과 반응하여 패티나를 형성합니다. 이것은 금속을 파괴하지는 않지만그것은 미용적으로 불쾌하고 열 효율을 약간 감소시킵니다.고품질의 제조에는 전기 없는 니켈 접착 단계가 포함되어 있으며, 이는 매끄럽고 은색의 외관을 제공하고 환경 파괴에 대한 장기적인 보호를 제공합니다.
우리가 미래를 바라보는 동안 구리는 열관리에 있어 여전히 핵심이지만 그 응용은 진화하고 있습니다. 우리는 본질적으로 평평하게 된 "증기실"의 상승을 보고 있습니다.광장 열 파이프큰 구리 증기 챔버는 이제 고급 공기 냉각기 및 GPU 가루의 기본에 통합되어 핀 스택에 더 빠른 열 분배를 허용합니다.
또한, 구리 분말로 첨가 제조 (3D 프린팅) 는 신흥 분야입니다.이것은 이전에 기계에 불가능했던 내부 기하학과 "열망"구조를 만들 수 있습니다.이러한 설계는 생물학적 시스템을 모방하여 유체 흐름과 표면 면적을 최적화하여 공기 냉각이 달성할 수 있는 한계를 잠재적으로 밀어낼 수 있습니다.
구리 CPU 히트싱크는 단순한 금속 조각이 아닙니다. 그것은 정밀 엔지니어링 부품으로 금속공학, 열역학, 기계 설계의 교차점에 있습니다.열전도 사이의 타협을 이해함으로써실리콘 기반의 프로세서가 계속 열을 생성하는 한,구리는 열 관리 산업의 척추 역할을 계속 할 것입니다., 극한 성능과 운영 안정성 사이의 격차를 줄입니다.
