Як впоратися зі зростаючим попитом на технології охолодження на серверах ШІ
В даний час модуль розсіювання тепла в основному складається з активної та пасивної гібридної технології розсіювання тепла, що містить теплові труби. Модуль розсіювання тепла теплової трубки розроблено та об’єднано з такими компонентами, як повітряні дифузори, радіатори та теплові труби, які можуть забезпечити рівномірну температуру робочого середовища розсіювання тепла для внутрішніх електронних компонентів, роблячи роботу електронного обладнання більш стабільною. З огляду на тенденцію до багатофункціональних і легких термінальних електронних продуктів, фабрика теплових модулів звернулася до розробки теплових рішень, які в основному базуються на паровій камері та тепловій трубці.
Модуль радіатора ділиться на два типи: «радіатор з повітряним охолодженням» і «радіатор з рідинним охолодженням». Серед них рішення з повітряним охолодженням — це використання повітря як середовища через проміжні матеріали, такі як матеріали нагрівання, парові камери (VC) або теплові труби, і розсіюється шляхом конвекції між радіатором або вентилятором і повітрям. «Рідинне охолодження в основному досягається за рахунок конвекції з рідиною, таким чином охолоджуючи чіп. Однак, оскільки виділення тепла та об’єм чіпа збільшуються, теплове енергоспоживання (TDP) чіпа збільшується, і використання повітряного охолодження тепловіддача поступово стає недостатньою.
З розвитком Інтернету речей, периферійних обчислень і програм 5G штучний інтелект даних привів глобальну обчислювальну потужність до періоду швидкого зростання. За даними дослідницької компанії TrendForce, у 2022 році обсяг поставок серверів штучного інтелекту, оснащених GPGPU (графічними процесорами загального призначення), становив близько 1%. Однак у 2023 році очікується, що обсяг постачань серверів штучного інтелекту зросте через додатки ChatGPT. на 38,4%, а загальний річний темп зростання поставок серверів ШІ з 2022 по 2026 рік досягне 29%.
Існує два основних напрямки проектування наступного покоління радіаторних модулів. Один полягає в модернізації існуючих модулів розсіювання тепла за допомогою 3D-парової камери (3DVC), а інший полягає в запровадженні рідинної системи охолодження з використанням рідини як конвективного середовища для підвищення теплової ефективності. Таким чином, кількість тестів рідинного охолодження значно збільшиться в 2023 році, але 3DVC є лише перехідним рішенням. Очікується, що з 2024 по 2025 рік ми вступимо в епоху паралельного охолодження газу та рідини.
З появою ChatGPT генеративний штучний інтелект збільшив поставки серверів, а також вимоги щодо оновлення специфікацій модулів радіаторів, що спрямувало їх на рішення з рідинним охолодженням, щоб відповідати суворим вимогам серверів щодо розсіювання тепла та стабільності. Наразі промисловість переважно використовує технологію однофазного занурювального охолодження в рідинному охолодженні, щоб вирішити проблему розсіювання тепла високощільними нагрівальними серверами або частинами, але все ще існує верхня межа 600 Вт, оскільки ChatGPT або сервери вищого порядку потребують потужність розсіювання тепла понад 700 Вт, щоб впоратися.
Виходячи з того факту, що на систему охолодження припадає приблизно 33% від загального споживання енергії в центрі обробки даних, зменшення загального споживання електроенергії та зниження ефективності використання електроенергії передбачає вдосконалення системи охолодження, інформаційного обладнання та використання відновлюваної енергії. Теплоємність води в чотири рази перевищує теплоємність повітря. Тому при впровадженні системи охолодження з рідинним охолодженням для пластини з рідинним охолодженням потрібно лише 1U простору. Відповідно до тестування NVIDIA, щоб досягти тієї ж обчислювальної потужності, кількість шаф, необхідних для рідинного охолодження, можна зменшити на 66%, споживання енергії можна зменшити на 28%, PUE можна зменшити з 1,6 до 1,15, а обчислювальну ефективність можна підвищити. .
Швидкі обчислення призводять до постійного підвищення TDP, а сервери штучного інтелекту мають вищі вимоги до розсіювання тепла. Традиційне охолодження тепловими трубками наближається до своєї межі, і впровадження теплових рішень з рідинним охолодженням неминуче.
