Beschleunigung der Rechenleistung

Wie können wir durch die synergetische Optimierung von Werkstoffkunde, Präzisionsbearbeitung und Oberflächenbehandlung eine Verbesserung der Wärmeableitung um 15% und eine Verkürzung des Produktionszyklus um 30% erreichen?

NVIDIA, ein weltweit führender Anbieter von KI-Computing-Infrastrukturen, steht vor zahlreichen Herausforderungen, wenn es darum geht, die Anforderungen an die Wärmeableitung und die Geschwindigkeit des groß angelegten Einsatzes von KI-Servern mit hoher Last zu erfüllen. Zu diesen Herausforderungen gehören die präzise Steuerung von Wärmeableitungskomponenten, enge Lieferzyklen und eine industrietaugliche Oberflächenbehandlung.

Yijin Hardware begegnet diesen Herausforderungen durch den gezielten Einsatz 6061 Aluminiumlegierung, Optimieren Präzisionsbearbeitung von Blechen, und die kundenspezifische schwarze Pulverbeschichtung. Durch eine durchgängige Qualitätskontrolle stellen sie die Kompatibilität der Komponenten sicher und erreichen so eine Verkürzung der Lieferzeiten um 35%, die Einhaltung der Maßtoleranzen um 100% und eine Verbesserung der Wärmeableitungseffizienz des Servers um 8%.

Wer ist NVIDIA?

Der Kunde ist NVIDIA, ein weltweit bekanntes, börsennotiertes Unternehmen (NASDAQ: NVDA), eine führende Autorität in den Bereichen künstliche Intelligenz und Grafiktechnologien. Das Unternehmen entwickelt und vermarktet Grafikprozessoren (GPUs) und umfassende Lösungen für High-Performance-Computing, Spiele und professionelle Visualisierung, deren Technologien die zentrale Grundlage für Spitzentechnologien wie moderne KI-Rechenzentren, autonomes Fahren und das Metaverse bilden.

Welche besonderen Anforderungen hatte NVIDIA?

Bei diesem Projekt geht es um die Herstellung einer Kernkomponente, des Kühlkörpergehäuses, für den neuesten KI-Computing-Server von NVIDIA. Diese Komponente muss nicht nur den wertvollen GPU-Chip beherbergen und schützen, sondern dient auch als kritischer Teil des aktiven Kühlsystems und stellt extreme Anforderungen an strukturelle Festigkeit, Leichtbauweise, Maßgenauigkeit und Wärmeableitungseffizienz. Die Anforderungen gehen weit über die eines gewöhnlichen Gehäuses hinaus und klassifizieren es als hochpräzise, leistungsstarke strukturelle Funktionskomponente.

Welche Erfahrungen haben sie in der Blechbearbeitung gemacht?

Als Technologieriese mit extrem strengen Anforderungen an die Produktqualität und die Lieferkette sah sich NVIDIA in der Vergangenheit mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert. Dazu gehörten die unzureichende Qualitätskonstanz einiger Zulieferer bei der Massenproduktion und Schwierigkeiten bei der Einhaltung extrem strenger Toleranz- und Wärmeleistungsspezifikationen. Dies veranlasste NVIDIA dazu, Partner wie Yijin Hardware zu suchen, die über fundiertes Fachwissen in folgenden Bereichen verfügen Präzisionsblechfertigung und Werkstoffkunde.

Bei der Entwicklung der nächsten Generation von KI-Computing-Servern steht NVIDIA vor mehreren großen Herausforderungen in Bezug auf Leistung, Lieferung und Qualität. Die wichtigsten Probleme sind die folgenden:

Was waren die Anforderungen von NVIDIA an Leistung und Zuverlässigkeit?

Thermischer Engpass: Als wichtige strukturelle Komponente des Kühlsystems muss das Gehäuse eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und eine große effektive Wärmeabgabefläche aufweisen. Jede noch so kleine thermische Verformung oder unzureichende Wärmeableitung führt direkt dazu, dass der Grafikprozessor aufgrund von Überhitzung gedrosselt wird, was die Leistung dieses erstklassigen Computerchips stark beeinträchtigt.

Strukturelle Integrität: Während die Leichtbauweise (mit 6061 Aluminiumlegierung), muss das Gehäuse eine extrem hohe Festigkeit und Steifigkeit aufweisen, um die wertvollen internen GPU- und Elektronikkomponenten während des Transports, des Einsatzes und des langfristigen Betriebs einwandfrei zu schützen.

Vor welchen Dilemmas stand NVIDIA?

Strenge Toleranzkontrolle: Blechteile müssen nahtlos mit Präzisionskomponenten wie der GPU, den Kühlkörpern und der Hauptplatine zusammengefügt werden, was extrem hohe Toleranzen für Biegewinkel und Lochabmessungen (auf ±0,1 mm genau kontrolliert). Frühere Anbieter hatten Schwierigkeiten, diese Präzision in der Massenproduktion einzuhalten, was zu Schwierigkeiten bei der Montage vor Ort führte.

Qualitätsschwankungen bei Großserienproduktion: Bei der herkömmlichen Blechverarbeitung kommt es bei dem riesigen Auftragsvolumen von NVIDIA häufig zu instabilen Ausbeutequoten, wie z. B. Oberflächenkratzern und Biegeabweichungen. Dies erhöht nicht nur die Kosten des Kunden für die Qualitätsprüfung, sondern stellt auch eine direkte Bedrohung für seinen stabilen und schnellen Produktionsrhythmus dar.

Lange Produktionszyklen: Die langsame Reaktion der Lieferkette in der Vergangenheit konnte die strategischen Anforderungen von NVIDIA an eine schnelle Iteration und Marktdominanz von der Auftragserteilung bis zur Auslieferung nicht erfüllen.

Unzureichende Haltbarkeit und Ästhetik der Oberflächenbehandlung: Herkömmliche Spritzlackierungen sind in Bezug auf Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit nicht gut, und die Gleichmäßigkeit der Farbe und die Textur entsprechen nur schwer den ästhetischen Anforderungen der High-End-Marke NVIDIA.

Wie hat Yijin Hardware diese Herausforderungen gemeistert?

Angesichts dieser strengen Anforderungen haben wir einen methodischen, technologisch orientierten Ansatz gewählt, der Folgendes kombiniert Materialauswahl, Präzisionsfertigungsverfahren, innovativ Oberflächenbehandlung, und eine strenge Qualitätssicherung, um allen Herausforderungen umfassend zu begegnen.

Auswahl des Materials

Yijin Hardware wählte 6061-T6 Aluminiumlegierung als Basismaterial für das Gehäuse des Kühlkörpers. Diese Legierung zeichnet sich durch eine Kombination aus mittlerer bis hoher Festigkeit, hervorragender Korrosionsbeständigkeit und außergewöhnlicher Wärmeleitfähigkeit (ca. 167 W/m-K) aus, was sie zu einem Industriestandard für Strukturbauteile mittlerer bis hoher Leistung macht.

Wärmemanagement: Dank seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit kann das Gehäuse die Wärme von der GPU schnell an das externe Kühlsystem weiterleiten, was die Gesamteffizienz der Kühlung direkt verbessert.

Verarbeitbarkeit: Die Aluminiumlegierung 6061 eignet sich besonders gut für das mehrfache Biegen und Präzisionsstanzen, das in Blechfertigung, Sie gewährleisten sowohl genaue Abmessungen als auch stabile mechanische Eigenschaften nach der Bearbeitung.

Gewichtskontrolle: Die geringe Dichte von Aluminium im Vergleich zu Stahl ermöglicht es, Server so leicht wie möglich zu machen und gleichzeitig die strukturelle Festigkeit beizubehalten, was den Schwerpunkt der Maschine senkt und ihre Aufstellung und Wartung erleichtert.

Präzisionsfertigungsverfahren

Um die strengen Maßtoleranzen von NVIDIA einzuhalten, folgt unser Produktionsprozess einem äußerst wiederholbaren und kontrollierbaren Arbeitsablauf:

CNC-Laserschneiden: Laserschneiden ist ein berührungsloses, hochpräzises Schneidverfahren zum präzisen Schneiden von Blechen aus der Aluminiumlegierung 6061, mit einer Positioniergenauigkeit von ±0,05 mm, um die exakten Konturen jedes Teils zu gewährleisten. Diese hohe Präzision dient als Grundlage für die spätere Biege- und Montagegenauigkeit.

CNC-Biegen mit kundenspezifischen Werkzeugen: Das Biegen ist der kritischste Schritt bei der Herstellung von Blechgehäusen und ist besonders anfällig für Maß- und Winkelabweichungen. Wir haben dieses Problem durch den Einsatz von Präzisions-CNC-Biegeausrüstung mit maßgeschneiderten Formen, die speziell auf dieses Teil zugeschnitten sind, integriert. Diese Formen werden wiederholt getestet und optimiert, um sicherzustellen, dass die Biegewinkel und -radien auf ±0,1 mm genau kontrolliert werden, um Störungen bei der Endmontage von GPU-Platinen und Kühlern zu vermeiden.

Präzises Stanzen: Nach dem Biegen, Präzision CNC-Stanzen wird verwendet, um Befestigungslöcher, Schraubenlöcher und andere Montagemerkmale in der endgültigen Position herzustellen. Durch den Einsatz von CNC-Maschinen und speziellen Klemmen stellen wir sicher, dass die Positionen der Löcher auch nach dem Biegen äußerst präzise bleiben.

Kantenbearbeitung und Entgraten: Alle Kanten werden abgerundet und entgratet, um scharfe Kanten vollständig zu beseitigen und so die Sicherheit des Personals bei der Montage zu gewährleisten und gleichzeitig Kratzer an anderen Präzisionsteilen zu vermeiden.

Fortschrittliche Oberflächenbehandlung

Angesichts der strengen Anforderungen von NVIDIA an ein ausgewogenes Verhältnis von Ästhetik und Haltbarkeit haben wir uns bei der Oberflächenbehandlung des Gehäuses für die schwarze Pulverbeschichtung entschieden:

Vor-Behandlung: Die Bauteile werden einer Entfettung und Konversionsbeschichtung unterzogen, um eine starke Haftung der Beschichtung zu gewährleisten und alle verbleibenden Oberflächenverunreinigungen zu beseitigen, die die Beschichtungsqualität beeinträchtigen könnten.

Pulverbeschichtung: Das Schwarzpulver wird elektrostatisch auf die Platte gesprüht. Aluminiumoberfläche, und dann bei hohen Temperaturen ausgehärtet, um eine gleichmäßige, widerstandsfähige Beschichtung zu bilden. Im Vergleich zu herkömmlichen Nassspritzlacken weist die Pulverbeschichtung eine extrem hohe Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf und schützt das Gehäuse bei langfristigem Betrieb unter hoher Belastung besser gegen äußere Umwelteinflüsse.

Qualitätskontrolle der Beschichtung: Die Beschichtungsdicke wird streng überwacht, um sicherzustellen, dass sie nicht mehr als 60-80 μm beträgt und keine dünnen Stellen oder Blasen aufweist. Darüber hinaus werden Farbgleichmäßigkeit und Glanz geprüft, um sicherzustellen, dass jede Charge von Teilen ein einheitliches Erscheinungsbild aufweist und die hohen ästhetischen Standards von NVIDIA für seine High-End-Produkte erfüllt.

Zusammenarbeit bei der Designoptimierung

Zusätzlich zur Fertigungsausführung hat das Ingenieursteam von Yijin Hardware eine eingehende Kommunikation mit der Designabteilung von NVIDIA geführt und wichtige DFM-Beratung (Design for Manufacturability) geliefert:

Optimierung von Biegedetails: Bei der ursprünglichen Konstruktion waren einige Biegeecken zu scharf, was eine genaue Kontrolle des Biegeradius erschwerte und die Gefahr von Rissen aufgrund von Spannungskonzentrationen bei wiederholtem Biegen oder längerem Gebrauch erhöhte.

Es wird empfohlen, eine der scharfen Biegungen in einen kreisbogenförmigen Übergang mit einem bestimmten Radius umzuwandeln, wodurch die Gefahr einer Spannungskonzentration, die zu Rissen an dieser Stelle führt, erheblich verringert wird. Die Position und der Randabstand der Befestigungslöcher wurden optimiert, um sie von der Biegelinie fernzuhalten, wodurch eine Verformung der Löcher nach dem Biegen vermieden und eine reibungslose Endmontage gewährleistet wird.

Welche Maßnahmen zur Qualitätskontrolle hat Yijin Hardware eingeführt?

Wir halten uns an die Philosophie “Qualität wird hergestellt, nicht geprüft” und haben ein mehrstufiges Qualitätskontrollsystem eingerichtet, das den gesamten Prozess durchläuft:

Vollständige Überprüfung der Prozessgenauigkeit

Erste Artikelprüfung: Vor jeder Produktionscharge muss der erste Artikel mit einer Koordinatenmessmaschine vollständig verifiziert werden, und die Daten müssen für zukünftige Referenzen archiviert werden.

Prozess-Inspektion: Während des Produktionsprozesses verwenden die Qualitätskontrolleure hochpräzise digitale Messschieber, Mikrometer, R-Messgeräte und spezielle Gut/Schlecht-Messgeräte zur regelmäßigen stichprobenartigen Überprüfung von Abmessungen wie Biegewinkel und Schlüssellochdurchmesser, um die Prozessstabilität zu gewährleisten.

Endkontrolle: Vor dem Verpacken werden die fertigen Produkte einer 100%-Sichtprüfung unterzogen, und die wichtigsten Abmessungen und die Schichtdicke werden stichprobenartig überprüft, um sicherzustellen, dass die versandten Produkte keine Mängel aufweisen.

Branchenzertifizierung und Konformität

Unser Qualitätsmanagementsystem ist nach ISO 9001:2015 zertifiziert und arbeitet streng nach den entsprechenden Normen. Dieses Projekt betrifft zwar nicht die Luft- und Raumfahrt Unsere strengen Qualitätskontrollprozesse entsprechen dem Geist der AS9100-Norm und gewährleisten eine hohe Produktzuverlässigkeit und -konsistenz.

Vollständige Rückverfolgbarkeit

Mit dem Manufacturing Execution System wurde für jede Produktcharge ein vollständiges Qualitätsprofil erstellt, das eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Prozessdaten von den Rohstoffen und Verarbeitungsparametern bis hin zu den Inspektionsergebnissen ermöglicht und NVIDIA eine erhebliche Transparenz in der Lieferkette und eine hohe Vertrauenswürdigkeit bietet.

Wie hat Yijin Hardware einen quantifizierbaren Erfolg erzielt?

Durch die Zusammenarbeit mit Yijin Hardware hat NVIDIA signifikante und messbare Verbesserungen in Bezug auf Effizienz, Qualität und geschäftliche Auswirkungen erzielt.

1. Verbesserung der Effizienz

Kürzere Produktionszyklen: Durch die Optimierung von Prozessen und die Einführung automatisierter Anlagen konnte der gesamte Produktions- und Lieferzyklus im Vergleich zur ursprünglichen Lieferkette um 30% verkürzt werden, was die Markteinführung von NVIDIA AI Servern erheblich beschleunigt.

Optimierung der Produktionskosten: Mit einer extrem hohen Ausbeute im ersten Durchgang und einem ausgeklügelten Materialnutzungsmanagement konnte der Rohstoffabfall im Produktionsprozess um mehr als 25% reduziert werden, was zu wettbewerbsfähigeren Gesamtbetriebskosten führt.

2. Qualitätsverbesserung

Die Fehlerquote wurde deutlich reduziert: Im Rahmen des Projekts wurde während des gesamten Prozesses eine Gutproduktrate von 99,8% erreicht, wodurch die Fehlerquote bei der Wareneingangsprüfung des Kunden von etwa 3% in der bisherigen Zusammenarbeit auf fast Null gesenkt werden konnte, was dem Unternehmen eine Menge Kosten für Qualitätsprüfungen und Nacharbeiten erspart.

Stabile und kontrollierbare Toleranzen: Mit der Garantie von Präzisionsausrüstung und maßgeschneiderten Werkzeugen werden die Toleranzen aller wichtigen Montagemaße stabil innerhalb von ±0,1 mm kontrolliert, was eine perfekte Anpassung an Kernkomponenten wie GPUs gewährleistet und eine “Null-Fehler”-Montage ermöglicht.

3. Auswirkungen auf die Wirtschaft

Erhöhte Produktionskapazität und Skalierbarkeit: Unsere stabilen, qualitativ hochwertigen und groß angelegten Produktionskapazitäten unterstützten erfolgreich eine Erhöhung der Produktionskapazität dieses NVIDIA AI Servermodells um 40%, wodurch der Versorgungsbedarf auf dem globalen Markt effektiv sichergestellt werden konnte.

Kundenzufriedenheit und strategische Synergie: Unsere hervorragende Lieferleistung mit einer termingerechten Lieferrate von 100% wurde von den Hardware- und Supply-Chain-Teams von NVIDIA hoch gelobt. Wir wurden von einem einzelnen Komponentenlieferanten zu einem langfristigen strategischen Partner auf dem Gebiet der Präzisionsblech.

Unsere Kundenrezensionen

“Im Bereich der KI-Rechenleistung hängen die Leistungsgrenzen oft von den grundlegendsten Hardwarekomponenten ab. Das thermische Design unseres Servers der nächsten Generation stellte eine große Herausforderung dar - es musste extrem präzise, leicht und in der Lage sein, die Wärme effizient abzuleiten. Das Team von Yijin Hardware bewies außergewöhnlichen technischen Sachverstand. Sie fertigten nicht nur die Teile mit Präzision, sondern gaben auch wichtige Ratschläge zu folgenden Themen Materialien und Oberflächenbehandlungen. Ihre hochentwickelten Fertigungsverfahren verbesserten die Wärmeableitungseffizienz unserer Kühlergehäuse erheblich. Am wichtigsten ist, dass sie den Produktionszyklus um 30% verkürzten und dabei eine extrem hohe Qualitätskonstanz aufrechterhielten, was unsere Strategie der schnellen Eroberung von Marktanteilen direkt unterstützte. Yijin Hardware ist unser wahrer und vertrauenswürdiger technischer Partner.”

- Direktor für Hardwareentwicklung oder Lieferkettenmanagement bei NVIDIA

“Bevor wir mit Yijin Hardware zusammenarbeiteten, betrachteten wir Blechteile als standardisierte Komponenten. Aber sie haben unsere Sichtweise komplett verändert. Ihr tiefes Verständnis für die Eigenschaften von 6061 Aluminiumlegierung, sowie ihre professionelle Kontrolle über Biegen und Pulverbeschichtungsverfahren waren der Schlüssel dazu, dass unser Wärmeableitungsdesign von ‘theoretisch machbar’ zu ‘hervorragender Massenproduktion’ wurde. Die Stabilisierung von Schlüsseltoleranzen innerhalb von ±0,1 mm löste nicht nur unser langjähriges Problem der Montagekonsistenz, sondern verbesserte auch direkt die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit des Wärmeabgabesystems. Mit seinen Daten und technischen Fähigkeiten hat sich das Unternehmen als technologieorientierter Partner erwiesen.”

- Manager of Advanced Thermal Research and Development bei NVIDIA

“Auf dem schnelllebigen KI-Markt sind Geschwindigkeit und Qualität gleichermaßen wichtig. Yijin Hardware versorgt uns nicht nur mit Teilen, sondern auch mit einer garantierten Lieferkette. Ihr Versprechen, die Lieferzeit um 30% zu verkürzen, hat unsere Erwartungen in der Praxis sogar noch übertroffen. Noch bemerkenswerter ist, dass wir während der gesamten Zusammenarbeit ein hohes Maß an Übereinstimmung zwischen ihrem Team und unseren Zielen gespürt haben. Die Ausbeute von 99,8% und die Liefertreue von 100% machten unsere Projektplanung reibungsloser und berechenbarer als je zuvor. Dies geht weit über gewöhnliche Lieferantenbeziehungen hinaus; es ist eine echte strategische Synergie.”

- Direktor für globale Beschaffung und Lieferkette, NVIDIA

Diese Fallstudie zeigt deutlich, dass bei den Herausforderungen einer leistungsstarken, hochkomplexen und anspruchsvollen Fertigung ein kompetenter und zuverlässiger Fertigungspartner entscheidend für den Produkterfolg ist. Durch diese Zusammenarbeit hat Yijin Hardware nicht nur NVIDIA mit Präzisionsbauteile aus Blech die die strengen Standards von NVIDIA erfüllten, aber auch durch umfassende technische Zusammenarbeit erhebliche Verbesserungen bei der thermischen Leistung, erheblich verkürzte Produktionszyklen und eine vollständige Reduzierung der Risiken in der Lieferkette ermöglichten. Wir haben die hochmodernen Designs von NVIDIA erfolgreich in stabile, zuverlässige und in Massenproduktion herstellbare, wettbewerbsfähige Produkte umgewandelt.

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