Návrh chladícího systému pro ASIC bitcoin těžební zařízení
Abstract
Pod povrchem každého čipu se odehrává tichý, ale neúprosný boj s teplem. A stejně tak - pod povrchem každého funkčního systému - probíhá zápas o stabilitu, důvěru a rovnováhu. Tato diplomová práce spojuje oba světy. Zkoumá přenos tepla mezi výkonovými čipy ASIC a jejich chladičem, zároveň ale míří hlouběji - k jádru infrastruktury Bitcoinu jakožto otevřeného, necenzurovatelného systému, jehož síla závisí na každém jednotlivém spoji. Ve spolupráci s českou společností Braiins Systems, která dlouhodobě stojí za vývojem otevřeného těžebního softwaru a nyní i evropského ASIC hardwaru, vznikl návrh vlastní teplo vodivé pasty na bázi keramických plniv (BN, AlN) a syntetického oleje. Pasta byla následně otestovaná, výsledky byly získány metodickým měřením teplot čipů na hashboardu (PCB) zařízení Antminer S21 v prostředí cyklického zatížení. Vlastní pasta byla porovnána s komerčně dostupnými pastami, a i přes své limity ukázala překvapivou stabilitu, vhodné fyzikální vlastnosti a také potenciál pro další vývoj. Nabízí se myšlenka, že otevřenost a svoboda nejsou samozřejmostí. Infrastruktura Bitcoinu není jen pouhý hardware, ale i důvěra. I pod nejtenčí vrstvou materiálu se může skrývat síla, která má dopad nejen na čip samotný, ale i na systém, kterému věříme.
Inside every chip, there is a quiet but constant fight against heat. And in the same way, every working system must deal with pressure, trust, and balance. This diploma thesis connects both ideas. It focuses on heat transfer between ASIC chips and their heat sinks, and also looks deeperat the structure that keeps Bitcoin running: an open and censorship-resistant network that depends on each part of the system. In cooperation with Braiins Systemsa Czech company known for open-source mining software and now working on the first European-made ASIC minera custom thermal paste was developed and tested. This paste is made of ceramic powders (BN and AlN) mixed into a synthetic oil. The testing included full temperature monitoring of all chips on an Antminer S21 device during thermal cycling. The new paste was compared with commercial products and, even with some limits, showed good stability, suitable physical properties, and potential for future improvements. The idea is that open-mindedness and freedom are not a given. Bitcoin's infrastructure is not just mere hardware, but also trust. Even under the thinnest layer of material, there can be a power that impacts not only the chip itself, but the system we trust.
Inside every chip, there is a quiet but constant fight against heat. And in the same way, every working system must deal with pressure, trust, and balance. This diploma thesis connects both ideas. It focuses on heat transfer between ASIC chips and their heat sinks, and also looks deeperat the structure that keeps Bitcoin running: an open and censorship-resistant network that depends on each part of the system. In cooperation with Braiins Systemsa Czech company known for open-source mining software and now working on the first European-made ASIC minera custom thermal paste was developed and tested. This paste is made of ceramic powders (BN and AlN) mixed into a synthetic oil. The testing included full temperature monitoring of all chips on an Antminer S21 device during thermal cycling. The new paste was compared with commercial products and, even with some limits, showed good stability, suitable physical properties, and potential for future improvements. The idea is that open-mindedness and freedom are not a given. Bitcoin's infrastructure is not just mere hardware, but also trust. Even under the thinnest layer of material, there can be a power that impacts not only the chip itself, but the system we trust.
Description
Subject(s)
BTC, Těžení Bitcoinu, Materiál pro tepelné rozhraní, Teplo vodivá pasta, Keramická plniva, Chlazení ASIC čipů, Braiins Systems