Технология термосифонного отвода тепла в графическом процессоре

vvvВ связи с разработкой отраслевых приложений глубокого обучения, моделирования, BIM-проектирования и AEC в различных отраслях, благодаря технологии виртуального графического процессора технологии искусственного интеллекта, требуется мощный анализ вычислительной мощности графического процессора. Как серверы с графическим процессором, так и рабочие станции с графическим процессором, как правило, миниатюризированы, модульны и высокоинтегрированы. Плотность теплового потока часто в 7-10 раз превышает плотность традиционного серверного оборудования с графическим процессором с воздушным охлаждением. Из-за централизованной установки модулей существует большое количество видеокарт NVIDIA GPU с большим количеством тепла, поэтому проблема рассеивания тепла очень заметна. В прошлом широко используемая технология проектирования рассеивания тепла больше не могла соответствовать требованиям новых систем. Традиционные серверы с графическим процессором с водяным охлаждением или серверы с графическим процессором с жидкостным охлаждением не могут быть отделены от поддержки вентиляторов. Сегодня мы разберем термосифонную технологию отвода тепла.

В настоящее время представленная на рынке термосифонная технология отвода тепла в основном использует колонный или пластинчатый радиатор в качестве корпуса, трубка с теплоносителем вставляется в нижнюю часть радиатора, в оболочку впрыскивается рабочая жидкость и создается вакуумная среда. . Это гравитационная тепловая трубка нормальной температуры. Рабочий процесс выглядит следующим образом: В нижней части радиатора система отопления нагревает рабочую жидкость в корпусе через трубку теплоносителя. В рабочем диапазоне температур рабочая жидкость кипит, пар поднимается в верхнюю часть радиатора, где конденсируется и выделяет тепло, а конденсат стекает по внутренней стенке радиатора. Рефлюкс в секцию нагрева нагревается и снова испаряется, а тепло передается от источника тепла к радиатору посредством фазового изменения рабочего тела в непрерывном цикле для достижения цели нагрева и нагрева.

Применение термосифонного отвода тепла на рабочих станциях графических процессоров:

Как каждое поколение процессорных кулеров шаг за шагом приближается к пределу современной теоретической производительности. От самого примитивного алюминиевого радиатора до современности — это хороший выбор. Вы можете подумать, что, поскольку некоторые маленькие ласты настолько просты в использовании, не лучше ли использовать все больше и больше ласт? Однако результат не тот. Чем дальше ребра расположены от источника тепла, тем ниже температура ребер. Когда температура упадет до температуры окружающего воздуха, какой бы длины ни были изготовлены ребра, теплоотдача не будет продолжать увеличиваться.

Когда потребляемая мощность современных графических процессоров достигает диапазона от 75 до 350 Вт или даже выше, инженеры по тепловому проектированию обращаются к разработке новых методов рассеивания тепла. Сама тепловая трубка не увеличивает теплоотводящую способность радиатора. Его функция состоит в том, чтобы одновременно использовать теплопроводность и тепловую конвекцию для достижения эффективности теплопередачи, намного более высокой, чем у самого металла.

Еще в 1937 году появилась термосифонная технология. Во время нормальной работы жидкость внутри тепловой трубы будет кипеть, и пар достигнет конца конденсации через паровую камеру, а затем пар вернется в жидкость, а затем вернется к источнику тепла через сердцевину трубки. Сердечник трубки обычно выполнен из спеченного металла. Однако если тепловая трубка поглощает слишком много тепла, произойдет явление «высыхания тепловой трубки». Жидкость не только становится паром в паровой камере, но также становится паром в сердцевине трубки, что предотвращает ее обратное превращение в жидкость для возврата к источнику тепла, что значительно увеличивает термическое сопротивление тепловой трубки.

Теперь на подходе наша изюминка – термосифон. Рассеивание тепла термосифоном не похоже на тепловую трубку, в которой для возврата жидкости к концу испарения используется сердечник трубки, а используется только сила тяжести в сочетании с некоторыми оригинальными конструкциями для формирования циркуляции, а процесс испарения жидкости используется в качестве водяного насоса. . Это не новая технология, она очень распространена в промышленности с большим тепловыделением.

Вообще говоря, хладагент внутри графического процессора закипает, течет вверх в сторону конденсации внутри, снова превращается в жидкость и возвращается в сторону испарения. Теоретически есть два основных преимущества:

1. Избегайте высыхания тепловых трубок и их можно использовать для разгона сверхвысокопроизводительных чипов.

2. Поскольку нет необходимости в водяном насосе, надежность выше, чем у традиционного встроенного водяного охлаждения.

Наиболее важным моментом рассеивания тепла термосифоном является то, что его толщина будет уменьшена с традиционных 103 мм до всего лишь 30 мм (уменьшится менее чем на одну треть), а форма будет относительно небольшой и не повлияет на производительность. Чтобы облегчить обработку термосифонного теплоотводного оборудования, большинство производителей в настоящее время используют алюминиевые материалы. Также используется медь, и температура может быть снижена на 5-10 градусов только для серверов с графическим процессором, которые выделяют больше тепла.