Растущий спрос на ИИ сделает решение жидкостного охлаждения более популярным
В настоящее время тепловой модуль в основном состоит из активной и пассивной гибридной технологии рассеивания тепла, содержащей тепловые трубы. Модуль охлаждения с тепловыми трубками спроектирован и объединен с такими компонентами, как воздушные диффузоры, радиаторы и тепловые трубки, которые могут обеспечить равномерную температуру рабочей среды для рассеивания тепла для внутренних электронных компонентов, что делает работу электронного оборудования более стабильной. Учитывая тенденцию к созданию многофункциональных и легких электронных терминалов, завод по производству тепловых модулей обратился к разработке тепловых решений, в основном на основе испарительной камеры и тепловых трубок.
Модуль радиатора делится на два типа: «радиатор с воздушным охлаждением» и «радиатор с жидкостным охлаждением». Среди них решение с воздушным охлаждением — это использование воздуха в качестве среды через промежуточные материалы, такие как материалы теплового интерфейса, паровая камера (VC) или тепловые трубы, и рассеивание за счет конвекции между радиатором или вентилятором и воздухом. «Жидкостное охлаждение в основном достигается за счет конвекции с жидкостью, тем самым охлаждая чип. Однако по мере увеличения тепловыделения и объема чипа расчетная тепловая мощность (TDP) чипа увеличивается, и использование систем с воздушным охлаждением теплоотдача постепенно становится недостаточной.
С развитием Интернета вещей, периферийных вычислений и приложений 5G искусственный интеллект данных привел к быстрому росту глобальной вычислительной мощности. По данным исследовательской компании TrendForce, объем поставок ИИ-серверов, оснащенных GPGPU (GPU общего назначения), в 2022 году составил около 1%. Однако в 2023 году благодаря приложениям ChatGPT ожидается, что объем поставок ИИ-серверов вырастет. на 38,4%, а общий совокупный годовой темп роста поставок ИИ-серверов с 2022 по 2026 год достигнет 29%.
Существует два основных направления проектирования модулей радиаторов следующего поколения. Один из них — модернизировать существующие модули рассеивания тепла с помощью 3D-паровой камеры (3DVC), а другой — внедрить систему жидкостного охлаждения, использующую жидкость в качестве конвективной среды для повышения термического КПД. Поэтому количество тест-кейсов с жидкостным охлаждением значительно увеличится в 2023 году, но 3DVC — лишь переходное решение. Предполагается, что с 2024 по 2025 год мы вступим в эпоху параллельного газового и жидкостного охлаждения.
С появлением ChatGPT генеративный искусственный интеллект увеличил поставки серверов, а также требования по обновлению характеристик модулей радиаторов, что привело к переходу на решения жидкостного охлаждения, отвечающие строгим требованиям серверов к рассеиванию тепла и стабильности. В настоящее время в отрасли в основном используется технология однофазного погружного охлаждения при жидкостном охлаждении для решения проблемы рассеивания тепла серверов или деталей с высокой плотностью нагрева, но все еще существует верхний предел в 600 Вт, поскольку серверам ChatGPT или более высокого порядка требуется мощность рассеивания тепла более 700 Вт.
Учитывая тот факт, что на систему охлаждения приходится примерно 33% общего энергопотребления в дата-центре, снижение общего потребления электроэнергии и снижение эффективности использования энергии включает в себя улучшение системы охлаждения, информационного оборудования и использование возобновляемых источников энергии. Вода имеет теплоемкость в четыре раза больше, чем воздух. Таким образом, при внедрении системы жидкостного охлаждения для пластины жидкостного охлаждения потребуется всего 1U места. Согласно тестированию NVIDIA, для достижения той же вычислительной мощности количество шкафов, необходимых для жидкостного охлаждения, можно уменьшить на 66%. Энергопотребление можно снизить на 28%, PUE можно снизить с 1,6 до 1,15, а эффективность вычислений можно повысить. .
Быстрые вычисления приводят к постоянному улучшению TDP, а к серверам искусственного интеллекта предъявляются более высокие требования к рассеиванию тепла. Традиционное охлаждение с помощью тепловых трубок приближается к своему пределу, и внедрение тепловых решений с жидкостным охлаждением неизбежно.
