Investigation numérique du refroidissement des composants électroniques : Etude de cas du Microprocesseur Intel ® CoreTM i7

Abstract

Ce mémoire porte sur l’étude et l’optimisation du refroidissement des composants électroniques et des circuits intégrés. Le cas étudié dans ce travail est le microprocesseur Intel® Core™ i7 représenté dans ses microarchitectures ; Broadwell (5éme génération) et Kaby Lake (7éme/8éme génération), et ceci selon différentes techniques de refroidissement appliquées dans le domaine industriel. Dans ce mémoire, un microprocesseur est analysé, modélisé et simulé par le CFD ANSYS FLUENT. Un travail numérique a été fait par CFD FLUENT pour bien mener l'étude afin l'atteindre l'objectif et de se servir des résultats pour des applications de la convection forcée d'air dans le refroidissement électronique. le refroidissement par la convection forcée d’air associée à un dissipateur à ailettes est adopté pour l'évacuation thermique des dispositifs électroniques qui sont dans notre cas les microprocesseurs Intel Core i7. Les champs de vitesse de l'écoulement d'air rectangulaires formés par des surfaces étendues, les pertes de thermiques sont analysés par le code utilisé. La caractérisation thermique d'ailette sous refroidissement par convection forcée d'air est considérée ici. Les paramètres thermiques comprenant les amplitudes de vitesse de rotation et la distribution de la température statique au sein du solide constituant les ailettes sont analysées et présentées graphiquement. L'effet de certains paramètres adimensionnels influençant le transfert de chaleur dans l'ailette a été étudié. تركز هذه الدراسة على تحسين عملية تبريد المكونات الإلكترونية والدوائر المتكاملة. والحالة التي تمت دراستها في هذا العمل هي المعالجات الدقيقة Intel® Core™ i7 الممثلة في بنياتها الدقيقة؛ Broadwell (الجيل الخامس)و Lake Kaby (الجيل السابع / الثامن)، وهذا وفقا لتقنيات التبريد المختلفة المطبقة في المجال الصناعي. في هذه الدراسة، تم تحليل المعالجات الدقيقة ونمذج ت ها ومحاكاتها من قِبل ال CFD ANSYS . تم إجراء العمل الرقمي من خلال CFD Fluent لإجراء الدراسة بشكل صحيح من أجل الوصول إلى الهدف والاستفادة من النتائج لتطبيقات الحمل الحراري القسري في التبريد الإلكتروني. كما تم اعتماد التبريد عن طريق الحمل الحراري القسري المرتبط بمشتت حراري ذو زعانف من أجل الإخلاء الحراري للأجهزة الإلكترونية التي تتمثل في حالتنا هذه في المعالجات الدقيقة Intel Core i7 . تم تحليل حقول سرعة تدفق الهواء التي تكونت من مساحات كبيرة للضياع الحراري بواسطة البرنامج المستخدم. تم دراسة التوصيف الحراري للزعنفة في إطار التبريد الحراري القسري بالهواء. يتم تحليل المعلومات الطاقوية بما في ذلك تأثيرات السرعة الزاوية، وتوزيع درجة حرارة السائل بين السطوح الممتدة وعرضها بشكل تخطيطي. تمت دراسة تأثير بعض المعاملات اللْا بعدية على انتقال الحرارة في الزعنفة.