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车规级计算芯片的车辆高性能计算液冷散热系统控制芯片技术.docx
资料介绍
车规级计算芯片的车辆高性能计算液冷散热系统控制芯片技术
一、液冷散热在车载计算中的应用背景
车规级计算芯片的功耗密度在2026年已达到前所未有的水平——中央计算SoC的峰值功耗超过300W，NPU芯粒的局部热流密度超过1kW/cm²。传统的风冷方案在超过150W的热设计功耗下已无法有效控制温度，液冷散热成为高端车载计算平台的标配。液冷系统通过冷却液在芯片上方冷板的微细通道中流动带走热量，系统由电子水泵和电子风扇和电子膨胀阀和温度压力传感器组成。
液冷控制芯片围绕一个MCU构建，监测冷却液入口和出口的温度和压力以及流量和芯片基板温度等多个传感器信号，通过PID或MPC算法控制水泵转速和风扇转速与三通阀开度，将芯片温度维持在设定目标值（通常为85℃）附近。
二、冷板微通道的流量分配控制
液冷系统的关键设计挑战是确保冷板内数十个并行微通道中冷却液流量均匀分布。芯片内部的流量控制加速器通过监测各微通道入口处的温度差异来推断流量不均的程度，当检测到某通道出口温度明显高于平均值时判定该通道流量不足，通过调节三通阀的开度分配增量，将更多冷却液引导至高温区域。
三、预测性热管理
液冷控制芯片利用芯片的功耗预测信息提前调节冷却液的流量和温度。芯片从SoC的功耗管理单元获取未来数秒的预测功耗曲线。NPU即将执行大模型推理任务导致功耗骤升时，液冷芯片提前数秒增大水泵转速和降低冷却液温度。
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