Нарастващото търсене на AI ще направи решението за течно охлаждане по-популярно
Понастоящем термичният модул се състои главно от активна и пасивна хибридна технология за разсейване на топлината, съдържаща термични тръби. Модулът за охлаждане на топлинната тръба е проектиран и комбиниран с компоненти като въздушни дифузори, радиатори и термични тръби, които могат да осигурят работна среда с равномерна температура на разсейване на топлината за вътрешни електронни компоненти, което прави работата на електронното оборудване по-стабилна. С тенденцията на многофункционални и леки крайни електронни продукти, фабриката за термични модули се насочи към проектиране на термични решения, базирани главно на парна камера и топлинна тръба.
Модулът на радиатора е разделен на два вида: "радиатор с въздушно охлаждане" и "радиатор с течно охлаждане". Сред тях решението с въздушно охлаждане е използването на въздух като среда чрез междинни материали като материали за топлинен интерфейс, парна камера (VC) или топлинни тръби и се разсейва чрез конвекция между радиатора или вентилатора и въздуха. „Течното охлаждане се постига главно чрез конвекция с течността, като по този начин се охлажда чипът. Въпреки това, тъй като генерирането на топлина и обемът на чипа се увеличават, топлинната проектна консумация на енергия (TDP) на чипа се увеличава и използването на въздушно охлаждане разсейването на топлината постепенно става недостатъчно.
С развитието на Интернет на нещата, крайните изчисления и 5G приложенията, изкуственият интелект за данни доведе глобалната изчислителна мощ към период на бърз растеж. Според изследователската фирма TrendForce обемът на доставките на сървъри с изкуствен интелект, оборудвани с GPGPU (GPU с общо предназначение), възлиза на около 1% през 2022 г. Въпреки това през 2023 г., водени от приложенията ChatGPT, се очаква обемът на доставките на сървъри с изкуствен интелект да нарасне с 38,4%, а общият комбиниран годишен темп на растеж на доставките на AI сървъри от 2022 г. до 2026 г. ще достигне 29%.
Има две основни направления за проектиране на следващото поколение радиаторни модули. Единият е да се модернизират съществуващите модули за разсейване на топлината с 3D парна камера (3DVC), а другият е да се въведе система за течно охлаждане, използваща течност като конвективна среда за подобряване на топлинната ефективност. Следователно броят на тестовете за течно охлаждане ще се увеличи значително през 2023 г., но 3DVC е само преходно решение. Изчислено е, че от 2024 до 2025 г. ще навлезем в ерата на паралелно охлаждане на газ и охлаждане на течности.
С възхода на ChatGPT, генеративният AI увеличи доставките на сървъри, заедно с изискванията за надграждане на спецификациите на радиаторните модули, които ги насочват към решения за течно охлаждане, за да отговорят на строгите изисквания на сървърите за разсейване на топлината и стабилност. Понастоящем индустрията използва най-вече еднофазна технология за охлаждане с потапяне в течното охлаждане, за да реши проблема с разсейването на топлината на отоплителни сървъри или части с висока плътност, но все още има горна граница от 600 W, тъй като ChatGPT или сървърите от по-висок порядък се нуждаят от капацитет на разсейване на топлината от повече от 700 W, за да се справи.
Въз основа на факта, че охладителната система представлява приблизително 33% от общото потребление на енергия в центъра за данни, намаляването на общото потребление на електроенергия и намаляването на ефективността при използване на енергия включва подобряване на охладителната система, информационното оборудване и използването на възобновяема енергия. Водата има топлинен капацитет четири пъти по-голям от въздуха. Следователно, когато се въвежда система за охлаждане с течно охлаждане, е необходимо само 1U пространство за плочата за течно охлаждане. Според тестването на NVIDIA, за да се постигне същата изчислителна мощност, броят на шкафовете, необходими за течно охлаждане, може да бъде намален с 66%, консумацията на енергия може да бъде намалена с 28%, PUE може да бъде намалена от 1,6 на 1,15 и изчислителната ефективност може да бъде подобрена .
Бързото изчисление води до непрекъснато подобряване на TDP, а AI сървърите имат по-високи изисквания за разсейване на топлината. Традиционното охлаждане с топлинни тръби наближава своя предел и е неизбежно да се въведат топлинни решения с течно охлаждане.
