ИИ и тепловое охлаждение

Приложения искусственного интеллекта ускоряют эволюцию центров обработки данных в сторону высокой плотности. Столкнувшись с взрывным ростом объема данных и вычислений, вызванным ИИ, а также с растущей нехваткой ресурсов центров обработки данных, особенно в городах первого уровня, только за счет улучшения вычислительной мощности, возможностей хранения и передачи данных на единицу площади компьютерного зала можно ценность центра обработки данных будет максимизирована. Внедрение высокопроизводительных чипов искусственного интеллекта ускорит тенденцию развития серверов с высокой плотностью мощности.

Поскольку ChatGPT разжигает новый виток энтузиазма в отношении приложений искусственного интеллекта, отечественные и зарубежные центры обработки данных и производители облачного бизнеса начали продвигать создание инфраструктуры искусственного интеллекта, и доля поставок серверов искусственного интеллекта на всех серверах постепенно увеличивается. По данным TrendForce, годовой объем поставок ИИ-серверов, оснащенных GPGPU, составил почти 1 процент от всех серверов в 2022 году. В 2023 году благодаря поддержке приложений искусственного интеллекта, таких как ChatGPT, ожидается увеличение объема поставок ИИ-серверов. на 8 процентов в годовом исчислении. Ожидается, что с 2022 по 2026 год среднегодовой темп поставок достигнет 10,8 процента. Графические процессоры в основном используются для серверов искусственного интеллекта, в основном Nvidia H100, A100, A800 (в основном поставляются в Китай), а также серии AMD MI250 и MI250X. Соотношение NVIDIA и AMD составляет примерно 8:2.

Влияние скорости вентилятора, превышающей 4000 об/мин, на термическое сопротивление ограничено. По данным CNKI, в системе с воздушным охлаждением скорость вентилятора увеличивается с 1000 об/мин до 4000 об/мин, а конвекция доминирует над рассеиванием тепла чипа. С увеличением скорости потока существенно увеличивается коэффициент конвективной теплоотдачи. Воздушное охлаждение может эффективно решить проблемы рассеивания тепла чипа. Когда скорость вентилятора превышает 4000 об/мин, сопротивление теплопередаче снижается относительно плавно, а увеличение скорости может только улучшить передачу тепла с воздухом, что приведет к уменьшению эффекта рассеивания тепла. Жидкостное охлаждение на уровне чипа — это будущая тенденция развития. В серверном пространстве высотой 2U 250 Вт — это примерно предел для воздушного охлаждения и рассеивания тепла; Воздушное охлаждение выше 4U может достигать 400-600 Вт; TDP AI-чипов обычно превышает 400 Вт, в основном при использовании 4-8U. Традиционное рассеивание тепла с воздушным охлаждением достигло своего предела. Контроль температуры чипа особенно важен для стабильной и непрерывной работы: максимальная температура не превышает 85 градусов. Чрезмерная температура может привести к повреждению чипа. В пределах 70-80 градусов повышение температуры одного электронного компонента на каждые 10 градусов снижает надежность системы на 50 процентов. Поэтому в условиях увеличения мощности система охлаждения будет модернизирована до жидкостного охлаждения на уровне чипа.

По сравнению с воздушным охлаждением жидкостное охлаждение может не только удовлетворить требования к рассеиванию тепла в шкафах с высокой плотностью мощности, но также обеспечить более низкий PUE и более высокую выходную мощность (GUE). По сравнению с традиционным воздушным охлаждением коэффициент PUE жидкостного охлаждения с холодной пластиной обычно составляет 1,1x, при этом GUE превышает 75 процентов, в то время как коэффициент PUE погружного жидкостного охлаждения может составлять всего 1,0x при GUE. более 80 процентов. Одновременно с использованием технологии жидкостного охлаждения можно отключить некоторые или даже все вентиляторы ИТ-оборудования (обычно энергопотребление вентиляторов также учитывается в энергопотреблении серверного оборудования). Для погружного жидкостного охлаждения удаление вентилятора сервера может снизить энергопотребление сервера примерно на 4 процента -15 процентов .

Текущая зрелость технологии жидкостного охлаждения с холодными пластинами относительно высока, и она является основной в технологии жидкостного охлаждения. Если предположить, что нынешняя доля составляет 80 процентов. В будущем, по мере развития технологии погружного жидкостного охлаждения, ожидается, что общая доля будет постепенно увеличиваться. Основываясь на комплексных расчетах, обучение и выводы крупных моделей искусственного интеллекта принесут рынку жидкостного охлаждения объем в 4 миллиарда юаней. Благодаря увеличению параметров модели и расширению ее использования рынок жидкостного охлаждения будет испытывать совокупный годовой темп роста на 60 процентов в течение следующих четырех лет.

Мы считаем, что большая модель искусственного интеллекта, как ожидается, приведет к повышению спроса на вычислительную мощность, будет стимулировать строительство интеллектуальных вычислительных и суперкомпьютерных центров с высокой плотностью мощности, ускорит вывод на рынок вспомогательных средств, таких как системы жидкостного охлаждения, и в будущем Ожидается, что по мере строительства новых центров обработки данных и преобразования существующих центров обработки данных общий уровень проникновения будет быстро увеличиваться. В настоящее время индустрия жидкостного охлаждения все еще находится на ранних стадиях развития, и мы с оптимизмом смотрим на производителей с передовыми технологиями и производственными мощностями.