Мед или алуминий, което е по-добро за течно охлаждане
С бързото развитие на технологиите за изкуствен интелект, особено в области като задълбочено обучение и широкомащабни езикови модели, търсенето на изчислителна мощност значително се увеличи. Днешните AI модели, като GPT-4o, имат десетки или дори милиарди параметри и изискват огромни изчислителни ресурси за обучение. Обучението на тези модели изисква голям брой GPU или TPU клъстери, които генерират значително количество топлина, когато работят при пълно натоварване. Освен това, за да осигурят отговор в реално време в приложенията, много системи с изкуствен интелект изискват непрекъсната работа. Тези системи обикновено се разполагат в центъра за данни или крайни изчислителни устройства, които също са изправени пред предизвикателства с висока консумация на енергия и охлаждане.
С напредването на технологията за чипове и бързото нарастване на изчислителната мощност на сървърите, изграждането на големи центрове за данни с висока плътност и висока консумация на енергия се превърна в необходим избор за балансиране на изчислителната мощност и екологичните разпоредби. Хладилната система е една от важните инфраструктури в центровете за данни. При работа на центрове за данни с висока плътност традиционното въздушно охлаждане е изправено пред проблеми с недостатъчно разсейване на топлината и сериозна консумация на енергия. Технологията за течно охлаждане се превърна в оптималното решение за намаляване на PUE в центровете за данни, с повече икономически предимства при 15kW/шкаф и повече.
Технологията на течната охлаждаща плоча е термично решение, което индиректно пренася топлината на компонентите към охлаждаща течност, затворена в циркулиращ тръбопровод през студена плоча (затворена кухина, съставена от метали с висока топлопроводимост като мед и алуминий), и след това използва охлаждането течност за отнемане на топлината.
Течната студена плоча е най-ранният възприет метод за течно охлаждане, с висока зрялост и сравнително ниска цена. Според данни от изследвания течното охлаждане на студената плоча представлява 90% от пазарния дял в Китай. Течното охлаждане на студената плоча се постига чрез плътно фиксиране на студената плоча към нагревателния елемент, пренасяйки топлината от нагревателния елемент към охлаждащата течност в студената плоча. Той е прост, груб, но ефективен. Степента на навлизане на технологията за течно охлаждане в центровете за данни се очаква да бъде около 5% до 8% през 2022 г., като въздушното охлаждане все още държи над 90% от пазарния дял.
Топлопроводимостта на медта е около 400 W/mK, а топлопроводимостта на алуминия е около 235 W/mK. Топлопроводимостта на медта е много по-висока от тази на алуминия. Следователно, медните студени плочи теоретично могат да прехвърлят топлината, генерирана от сървърите, по-бързо към охлаждащата течност, като по този начин се постига по-ефективно разсейване на топлината. Въпреки че топлопроводимостта на алуминия не е толкова добра, колкото на медта, неговата топлопроводимост е сравнително висока, което е достатъчно, за да отговори на нуждите от разсейване на топлината на повечето сървъри с течно охлаждане.
Плътността на медта е относително висока, около 8,96 g/cm³, което прави медната студена плоча относително тежка. Това може да създаде определени предизвикателства пред структурния дизайн и инсталирането на сървъра. Алуминият има по-ниска плътност от около 2,70 g/cm³, което е много по-леко от медта, така че алуминиевите студени плочи имат значително предимство в теглото. Ниската плътност на алуминия прави алуминиевите студени плочи по-леки. Това не само е от полза за намаляване на общото тегло на сървъра, но може също така да подобри структурната здравина на сървъра до известна степен. В допълнение, алуминиевият материал е по-лек, което е от полза за намаляване на общото тегло на сървърите и понижаване на разходите за транспорт и монтаж.
Медните и алуминиевите студени плочи имат своите предимства и недостатъци при използването на сървъри с течно охлаждане. В ситуации, когато топлинните изисквания са високи и цената не е основното съображение, медните студени плочи може да са по-подходящи; В преследването на рентабилност и лекота, алуминиевите студени плочи могат да имат повече предимства. Конкретният избор трябва да бъде обмислен изчерпателно въз основа на изискванията и ограниченията на конкретния сценарий на приложение. Ако можем да разберем подробно конкретните ситуации като топлинно натоварване, бюджет, ограничения на теглото и т.н. в сценария на приложение, това може да ни помогне да направим по-точен избор.
