Является ли жидкостное охлаждение единственным способом рассеивания тепла в эпоху искусственного интеллекта?
По прогнозам, спрос на вычислительную мощность в будущем будет быстро расти, а глобальная интеллектуальная вычислительная мощность, как ожидается, достигнет 105ZFLOPS к 2030 году, что в 500 раз больше, чем в 2020 году. По данным IDC, Масштаб интеллектуальной вычислительной мощности Китая достиг 268,0 EFLOPS (1018 операций с плавающей запятой в секунду) в 2022 году, и ожидается, что масштаб интеллектуальной вычислительной мощности выйдет на уровень ZFLOPS к 2026 году, достигнув 1 271,4 EFLOPS.
При постоянном улучшении вычислительной мощности необходимо значительно улучшать производительность чипов для ее поддержки, что порождает еще одну серьезную проблему, а именно расчетное тепловое энергопотребление (TDP) чипов. В настоящее время энергопотребление ЦП достигло 350-500Вт, а мощность высокопроизводительных графических процессоров и микросхем ASIC-коммутатора превысила 700 Вт. Когда в будущем мощность чипа увеличится до более чем 700 Вт, конструкция рассеивания тепла чипа станет серьезной проблемой.
В настоящее время наиболее широко используемым методом охлаждения чипа является воздушное охлаждение, что означает, что к чипу с высоким тепловыделением прикрепляется радиатор с хорошей теплопроводностью, а над радиатором закрепляется небольшой вентилятор. Воздушный поток, создаваемый высокоскоростным вращением вентилятора, отводит тепло от радиатора. С постоянным улучшением мощности чипа, после превышения 300 Вт, эффект от использования традиционных радиаторов для рассеивания тепла больше не очевиден. Технология жидкостного охлаждения считается идеальным решением для охлаждения в эпоху искусственного интеллекта.
Технологию жидкостного охлаждения можно разделить на три типа в зависимости от различных методов охлаждения: жидкостное охлаждение с холодной пластиной, погружное жидкостное охлаждение и распыляющее жидкостное охлаждение. Жидкостное охлаждение с холодной пластиной — это жидкостное охлаждение с непрямым контактом, при котором холодная пластина фиксируется на источнике тепла, а жидкость течет внутри холодной пластины, отводя тепло от оборудования, обеспечивая рассеивание тепла. Распылительное жидкостное охлаждение — это технология, которая рассеивает тепло путем распыления охлаждающей жидкости на поверхность ИТ-оборудования с относительно низкой эффективностью рассеивания тепла.
Погружное жидкостное охлаждение считается наиболее распространенной и эффективной технологией жидкостного охлаждения для крупномасштабного внедрения в центрах обработки данных с жидкостным охлаждением. Он имеет следующие преимущества: во-первых, он обладает высокой термической эффективностью, поскольку погружное жидкостное охлаждение непосредственно погружает ИТ-оборудование в охлаждающую жидкость, обеспечивая полный контакт с источниками тепла, что значительно повышает эффективность охлаждения; Во-вторых, эффект снижения шума хороший, поскольку ИТ-оборудование полностью погружено в охлаждающую жидкость, что может снизить шум, издаваемый ИТ-оборудованием; Третье – энергосбережение и защита окружающей среды. Иммерсионное жидкостное охлаждение не требует использования большого количества вентиляторов, что позволяет снизить энергопотребление и выбросы углекислого газа. По оценкам соответствующих данных, по сравнению с воздушным охлаждением жидкостное охлаждение позволяет сэкономить 20%-30% электроэнергии, необходимой для всей работы сервера.
Технология погружного жидкостного охлаждения неизбежно станет основной технологией охлаждения в эпоху искусственного интеллекта в будущем. Тем не менее, нынешняя технология и продукты жидкостного охлаждения все еще находятся на относительно предварительной стадии применения, но с развитием искусственного интеллекта, центров обработки данных и других приложений применение и популяризация технологии жидкостного охлаждения будет ускоряться. С дальнейшим развитием технологии погружного жидкостного охлаждения в будущем она может стать «единственным» выбором для охлаждения центров обработки данных.
