De la răcirea cu aer la răcirea cu lichid, AI stimulează inovația industrială
Motivul esențial pentru care dispozitivele electronice generează căldură este procesul de transformare a energiei de lucru în energie termică. Disiparea căldurii este concepută pentru a aborda problemele de management termic în dispozitivele de calcul de înaltă performanță, optimizând performanța dispozitivului și extinzând durata de viață prin eliminarea directă a căldurii de pe suprafața cipurilor sau a procesoarelor. Odată cu creșterea consumului de putere a cipului, tehnologia de disipare a căldurii a evoluat de la egalizarea liniară a temperaturii a conductelor de căldură unidimensionale la egalizarea plană a temperaturii a VC bidimensional, la egalizarea integrată a temperaturii a drumului tehnologiei VC tridimensionale și, în sfârșit, la tehnologia de răcire cu lichid.
3D VC are avantaje mai bune de răcire, cum ar fi „răcire eficientă, distribuție uniformă a temperaturii și puncte fierbinți reduse”, care pot îndeplini cerințele de blocaj de disipare a căldurii pentru dispozitivele de mare putere și egalizarea temperaturii în zonele cu densitate mare a fluxului de căldură. De asemenea, poate asigura o performanță mai puternică de overclocking și o stabilitate a sistemului după overclocking. Conductivitatea termică dintre conducta de căldură/placa de egalizare este de a transfera căldură către mai multe conducte de căldură/plăci de egalizare asamblate, care are rezistența termică de contact și rezistența termică a cuprului însuși; Și 3D VC, prin conectivitatea structurii tridimensionale, trece printr-o tranziție internă în fază lichidă și difuzie termică, transferând direct și eficient căldura cipului către capătul distal al dinților pentru disiparea căldurii.
Tehnologia de răcire include două tipuri: răcire cu aer și răcire cu lichid. În tehnologia răcită cu aer, capacitatea de disipare a căldurii a conductelor de căldură și a VC este relativ scăzută. Limita superioară a disipării căldurii 3D VC poate fi extinsă la 1000 W și ambele necesită un ventilator pentru disiparea căldurii. Tehnologia este simplă, ieftină și potrivită pentru majoritatea dispozitivelor. Tehnologia de răcire cu lichid are o eficiență de răcire mai mare, incluzând două tipuri: placă rece și tip imersie. Printre acestea, placa rece este o metodă indirectă de răcire cu investiție inițială moderată, costuri mai mici de operare și întreținere și relativ matură. Nvidia GB200 NVL72 adoptă o soluție de răcire lichidă cu placă rece; Răcirea prin imersie este o metodă de răcire directă cu cerințe tehnice ridicate și costuri mari de operare și întreținere.
Formarea și promovarea modelelor mari de AI necesită o putere de calcul mai mare de la cipuri și îmbunătățește consumul de energie al cipurilor individuale. Temperatura cipului îi afectează performanța. Când temperatura de funcționare a cipului este aproape de 70-80 grade , pentru fiecare creștere de 2 grade a temperaturii, performanța cipului va scădea cu aproximativ 10%. Prin urmare, creșterea consumului de energie al unui singur cip crește și mai mult cererea de disipare a căldurii. In plus, Nvidia B200 are un consum de putere de peste 1000W si se apropie de limita superioara a racirii cu aer; Politici precum „dual carbon” și „East West Calculation” necesită strict PUE pentru centrele de date, iar PUE medie pentru răcirea cu lichid este mai mică decât cea pentru răcirea cu aer; În ceea ce privește TCO, în comparație cu răcirea cu aer, costul de investiție inițial al răcirii cu lichid pe placă rece este apropiat de cel al răcirii cu aer, iar costul de operare ulterior este mai mic.
Dulap răcit cu lichid de imersie monofazată: Este un server răcit cu lichid încorporat în rezervor, cu CDU și rezervorul conectate prin conducte. Conducta inferioară transportă mediul de răcire la temperatură scăzută în rezervor, iar mediul răcit cu lichid absoarbe căldura de la serverul răcit cu lichid. După ce temperatura crește, aceasta curge înapoi în CDU, iar căldura este transportată de CDU. Această structură poate obține o răcire completă cu lichid a serverului, iar designul fără ventilator are ca rezultat o densitate de putere mai mare și un PUE mai mic în comparație cu răcirea cu aer. Dar dificultatea tehnică este mare, iar rata de penetrare relativ scăzută.
Imersie în două faze: Cu cerințe tehnice ridicate, poate crește semnificativ densitatea de putere a sistemului. Datorită puterii mari a cipului principal din server, suprafața cipului trebuie să fie supusă unui tratament de fierbere îmbunătățit pentru a crește miezul de gazeificare de pe suprafața sa, a îmbunătăți eficiența transferului de căldură prin schimbarea fazei și a obține o densitate maximă de disipare a căldurii de peste 100 W/ c ㎡.
Impulsat de dezvoltarea puterii de calcul AI și a politicii PUE, tehnologia de răcire trebuie să fie actualizată continuu pentru a controla temperatura de funcționare a dispozitivelor electronice. Disiparea căldurii la nivel de cip se va schimba de la conducta de căldură/VC la soluții mai eficiente 3DVC și de răcire cu plăci reci, conducând inovarea continuă în tehnologia de răcire a cipurilor.
