Hur man klarar av den ökande efterfrågan på kylteknik i AI-servrar
För närvarande är värmeavledningsmodulen huvudsakligen sammansatt av aktiv och passiv hybridvärmeavledningsteknik som innehåller termiska rör. Värmeledningsvärmeavledningsmodulen är designad och kombinerad med komponenter som luftdiffusorer, kylflänsar och termiska rör, vilket kan ge en enhetlig temperaturvärmeavledningsdriftsmiljö för interna elektroniska komponenter, vilket gör driften av elektronisk utrustning mer stabil. Med trenden med multifunktionella och lätta terminalelektronikprodukter har termomodulfabriken övergått till att designa termiska lösningar huvudsakligen baserade på ångkammare och värmerör.
Kylflänsmodulen är uppdelad i två typer: "luftkyld kylfläns" och "vätskekyld kylfläns". Bland dem är luftkyld lösning användningen av luft som medium, genom mellanliggande material såsom värmegränssnittsmaterial, ångkammare (VC) eller värmerör, och avleds genom konvektion mellan kylflänsen eller fläkten och luften. "Vätskekyld uppnås huvudsakligen genom konvektion med vätskan, och kyler därigenom chipet, men när värmealstringen och volymen av chipet ökar, ökar chipets termiska designenergiförbrukning (TDP) och användningen av luftkyld värmeavledning blir gradvis otillräcklig.
Med utvecklingen av Internet of Things, edge computing och 5G-applikationer har data-AI drivit global datorkraft in i en period av snabb tillväxt. Enligt undersökningsföretaget TrendForce stod leveransvolymen av AI-servrar utrustade med GPGPU:er (General Purpose GPUs) för cirka 1 % 2022. Men 2023, drivet av ChatGPT-applikationer, förväntas det att leveransvolymen för AI-servrar kommer att växa med 38,4 %, och den totala sammansatta årliga tillväxttakten för AI-serverleveranser från 2022 till 2026 kommer att nå 29 %.
Det finns två huvudriktningar för utformningen av nästa generations kylflänsmoduler. Den ena är att uppgradera de befintliga värmeavledningsmodulerna med 3D-ångkammare (3DVC), och den andra är att införa ett vätskekylningssystem som använder vätska som konvektivt medium för att förbättra den termiska effektiviteten. Därför kommer antalet testfall för vätskekylning att öka avsevärt 2023, men 3DVC är bara en övergångslösning. Det beräknas att vi från 2024 till 2025 går in i en era av parallell gaskyla och vätskekylning.
Med uppkomsten av ChatGPT har generativ AI drivit upp serverleveranser, tillsammans med krav på att uppgradera specifikationerna för kylflänsmoduler som driver dem mot vätskekylningslösningar för att möta servrarnas strikta krav på värmeavledning och stabilitet. För närvarande använder industrin mestadels enfas nedsänkningsteknik för vätskekylning för att lösa värmeavledningsproblemet för värmeservrar eller delar med hög densitet, men det finns fortfarande en övre gräns på 600W, eftersom ChatGPT eller högre ordningsservrar behöver en värmeavledning kapacitet på mer än 700W för att klara.
Baserat på det faktum att kylsystemet står för cirka 33 % av den totala energiförbrukningen i datacentret, innebär en minskning av den totala elförbrukningen och minskad energianvändningseffektivitet att förbättra kylsystemet, informationsutrustning och använda förnybar energi. Vatten har en värmekapacitet som är fyra gånger så stor som luft. Därför, när man introducerar ett kylsystem för vätskekylning, behövs endast 1U utrymme för vätskekylningsplattan. Enligt NVIDIA-tester kan antalet skåp som krävs för vätskekylning minskas med 66 % för att uppnå samma beräkningskraft. Energiförbrukningen kan minskas med 28 %, PUE kan minskas från 1,6 till 1,15 och beräkningseffektiviteten kan förbättras .
Snabb beräkning leder till ständiga förbättringar av TDP, och AI-servrar har högre krav på värmeavledning. Traditionell värmerörskylning närmar sig sin gräns, och det är oundvikligt att introducera vätskekylda termiska lösningar.
