Od zračnog hlađenja do hlađenja tekućinom, AI pokreće industrijske inovacije
Osnovni razlog zašto elektronski uređaji stvaraju toplotu je proces pretvaranja radne energije u toplotnu energiju. Rasipanje toplote je dizajnirano da reši probleme upravljanja toplotom u računarskim uređajima visokih performansi, optimizujući performanse uređaja i produžavajući životni vek direktnim uklanjanjem toplote sa površine čipova ili procesora. Sa povećanjem potrošnje energije čipa, tehnologija odvođenja toplote je evoluirala od linearnog izjednačavanja temperature jednodimenzionalnih toplotnih cevi do planarnog izjednačavanja temperature dvodimenzionalnog VC, do integrisanog izjednačavanja temperature trodimenzionalne VC tehnološke putanje, i konačno tehnologiji tečnog hlađenja.
3D VC ima bolje prednosti hlađenja kao što su "efikasno hlađenje, ujednačena distribucija temperature i smanjene žarišne tačke", koje mogu zadovoljiti zahtjeve uskog grla za disipaciju topline za uređaje velike snage i izjednačavanje temperature u područjima velike gustine toplotnog fluksa. Takođe može osigurati jače performanse overkloka i stabilnost sistema nakon overkloka. Toplotna provodljivost između toplotne cijevi/izjednačujuće ploče je prijenos topline na više sklopljenih toplotnih cijevi/izjednačujućih ploča, koje imaju kontaktnu toplinsku otpornost i toplinsku otpornost samog bakra; A 3D VC, kroz trodimenzionalnu strukturnu povezanost, prolazi kroz internu tečnu faznu tranziciju i termičku difuziju, direktno i efikasno prenoseći toplotu čipa na distalni kraj zuba radi odvođenja toplote.
Tehnologija hlađenja uključuje dvije vrste: zračno hlađenje i hlađenje tekućinom. U tehnologiji hlađenja zrakom, kapacitet disipacije topline toplotnih cijevi i VC-a je relativno nizak. Gornja granica 3D VC rasipanje topline može se proširiti na 1000 W, a oba zahtijevaju ventilator za odvođenje topline. Tehnologija je jednostavna, jeftina i pogodna za većinu uređaja. Tehnologija hlađenja tekućinom ima veću efikasnost hlađenja, uključujući dvije vrste: hladnu ploču i tip potapanja. Među njima, hladna ploča je indirektna metoda hlađenja sa umjerenim početnim ulaganjem, nižim troškovima rada i održavanja i relativno zrela. Nvidia GB200 NVL72 usvaja rješenje za tečno hlađenje hladne ploče; Potapanjem hlađenje je direktna metoda hlađenja sa visokim tehničkim zahtjevima i visokim troškovima rada i održavanja.
Obuka i promocija velikih modela AI zahtijevaju veću računarsku snagu od čipova i poboljšavaju potrošnju energije pojedinačnih čipova. Temperatura čipa utiče na njegove performanse. Kada je radna temperatura čipa blizu 70-80 stepena, za svaka 2 stepena povećanja temperature, performanse čipa će se smanjiti za oko 10%. Stoga, povećanje potrošnje energije jednog čipa dodatno povećava potražnju za odvođenjem topline. Pored toga, Nvidia B200 ima potrošnju energije od preko 1000W i blizu je gornje granice vazdušno hlađenog hlađenja; Politike kao što su „dual carbon“ i „East West Calculation“ striktno zahtevaju PUE za data centre, a prosečan PUE za tečno hlađenje je niži od onog za vazdušno hlađenje; Što se tiče ukupne potrošnje energije, u poređenju sa vazdušnim hlađenjem, početni trošak ulaganja u tečno hlađenje hladnim pločama je blizak onoj kod vazdušnog hlađenja, a naknadni operativni troškovi su niži.
Jednofazni potopljeni tečno hlađeni ormar: To je tečno hlađeni server ugrađen u rezervoar, sa CDU i rezervoarom povezanim cevovodima. Donji cevovod transportuje niskotemperaturni rashladni medij u rezervoar, a tečno hlađeni medijum apsorbuje toplotu iz servera sa tečnim hlađenjem. Nakon porasta temperature, ona teče natrag u CDU, a toplinu prenosi CDU. Ovom strukturom se može postići potpuno tečno hlađenje servera, a dizajn bez ventilatora rezultira većom gustinom snage i nižim PUE u poređenju sa vazdušnim hlađenjem. Ali tehničke poteškoće su velike, a stopa penetracije relativno niska.
Dvofazno uranjanje: Uz visoke tehničke zahtjeve, može značajno povećati gustinu snage sistema. Zbog velike snage glavnog čipa u serveru, površina čipa treba da se podvrgne poboljšanom tretmanu ključanja kako bi se povećalo jezgro gasifikacije na svojoj površini, poboljšala efikasnost prijenosa topline promjene faze i postigla maksimalna gustina rasipanje topline od preko 100W/ c ㎡.
Vođena razvojem računarske snage veštačke inteligencije i politike PUE, tehnologija hlađenja treba da se kontinuirano nadograđuje kako bi se kontrolisala radna temperatura elektronskih uređaja. Rasipanje toplote na nivou čipa će se prebaciti sa toplotnih cevi/VC na efikasnija rešenja za hlađenje 3DVC i hladnih ploča, što će dovesti do kontinuiranih inovacija u tehnologiji hlađenja čipova.
