Technologia rozpraszania ciepła termosyfonowego w GPU
vvvWraz z rozwojem głębokiego uczenia się, symulacji, projektowania BIM i aplikacji branżowych AEC w różnych branżach, pod błogosławieństwem technologii wirtualnej karty graficznej AI, wymagana jest potężna analiza mocy obliczeniowej GPU. Zarówno serwery GPU, jak i stacje robocze GPU są zwykle zminiaturyzowane, modułowe i wysoce zintegrowane. Gęstość przepływu ciepła często osiąga 7-10 razy większą niż w przypadku tradycyjnych serwerów GPU chłodzonych powietrzem. Ze względu na scentralizowaną instalację modułów, istnieje duża liczba kart graficznych NVIDIA GPU o dużej ilości ciepła, więc problem rozpraszania ciepła jest bardzo wyraźny. W przeszłości powszechnie stosowana technologia projektowania odprowadzania ciepła nie była już w stanie spełniać wymagań nowych systemów. Tradycyjnych serwerów GPU chłodzonych wodą czy serwerów GPU chłodzonych cieczą nie da się oddzielić od obsługi wentylatorów. Dzisiaj przeanalizujemy technologię odprowadzania ciepła termosyfonu.
Obecnie dostępna na rynku technologia rozpraszania ciepła termosyfonowego wykorzystuje głównie grzejnik kolumnowy lub płytowy jako korpus, rurkę nośnika ciepła wkłada się do dolnej części grzejnika, do płaszcza wtryskiwany jest płyn roboczy i ustala się środowisko próżniowe . Jest to grawitacyjna rura cieplna o normalnej temperaturze. Proces pracy przebiega następująco: W dolnej części grzejnika system grzewczy podgrzewa płyn roboczy w płaszczu poprzez rurę czynnika grzewczego. W zakresie temperatur roboczych płyn roboczy wrze, a para unosi się do górnej części grzejnika, gdzie skrapla się i uwalnia ciepło, a kondensat przepływa wzdłuż wewnętrznej ścianki grzejnika. Powrót do sekcji grzewczej jest podgrzewany i ponownie odparowywany, a ciepło jest przenoszone ze źródła ciepła do radiatora poprzez ciągłą zmianę fazy cyklu płynu roboczego, aby osiągnąć cel ogrzewania i ogrzewania.
Zastosowanie termosyfonowego odprowadzania ciepła na stacjach roboczych GPU:
Jak każda generacja chłodnic procesora krok po kroku zmierza do granic współczesnej teoretycznej wydajności. Od najbardziej prymitywnych aluminiowych radiatorów po teraźniejszość, jest to dobry wybór. Możesz pomyśleć, że skoro niektóre małe płetwy są tak łatwe w użyciu, czy lepiej używać większej liczby płetw? Jednak wynik nie jest taki sam. Im dalej żebra znajdują się od źródła ciepła, tym niższa jest ich temperatura. Kiedy temperatura spadnie do temperatury otaczającego powietrza, niezależnie od tego, jak długo wykonane zostaną żebra, przenikanie ciepła nie będzie nadal rosło.
Kiedy pobór mocy obliczeniowej nowoczesnych procesorów graficznych osiąga zakres od 75 do 350 watów lub nawet więcej, inżynierowie zajmujący się projektowaniem termicznym zwracają się ku opracowaniu nowych metod rozpraszania ciepła. Sama rurka cieplna nie zwiększa zdolności odprowadzania ciepła przez grzejnik. Jego zadaniem jest jednoczesne wykorzystanie przewodzenia ciepła i konwekcji ciepła, aby osiągnąć wydajność wymiany ciepła znacznie wyższą niż sam metal.
Już w 1937 roku pojawiła się technologia termosyfonowa. Podczas normalnej pracy ciecz wewnątrz rurki cieplnej wrze, a para dociera do końca kondensacji przez komorę parową, a następnie para powraca do cieczy, a następnie powraca do źródła ciepła przez rdzeń rury. Rdzeń rury jest zwykle wykonany ze spiekanego metalu. Jeśli jednak rurka cieplna pochłonie zbyt dużo ciepła, wystąpi zjawisko „wysychania rurki cieplnej”. Ciecz nie tylko staje się parą w komorze parowej, ale także parą w rdzeniu rury, co zapobiega jej ponownej przemianie w ciecz i powrocie do źródła ciepła, co znacznie zwiększa opór cieplny rurki cieplnej.
Teraz naszą atrakcją jest nadchodzący termosyfon. Rozpraszanie ciepła przez termosyfon nie przypomina rurki cieplnej, która wykorzystuje rdzeń rurowy do doprowadzenia cieczy z powrotem do końca parowania, ale wykorzystuje jedynie grawitację w połączeniu z pomysłowymi konstrukcjami w celu utworzenia cyrkulacji i wykorzystuje proces parowania cieczy jako pompę wodną . Nie jest to nowa technologia, jest bardzo powszechna w zastosowaniach przemysłowych, w których występuje duże wydzielanie ciepła.
Ogólnie rzecz biorąc, czynnik chłodniczy wewnątrz procesora graficznego zagotuje się, popłynie w górę do strony kondensacji wewnątrz, zamieni się z powrotem w ciecz i powróci do strony parowania. Teoretycznie istnieją dwie główne zalety:
1. Unikaj wysychania rur grzewczych i można ich używać do podkręcania chipów o ultrawysokiej wydajności
2. Ponieważ nie ma potrzeby stosowania pompy wodnej, niezawodność jest lepsza niż w przypadku tradycyjnego zintegrowanego chłodzenia wodą
Najważniejszym punktem rozpraszania ciepła termosyfonu jest to, że jego grubość zostanie zmniejszona z tradycyjnych 103 mm do zaledwie 30 mm (zmniejszona do mniej niż jednej trzeciej), a kształt jest stosunkowo mały i nie wpłynie negatywnie na wydajność. Aby ułatwić obróbkę termosyfonowych urządzeń odprowadzających ciepło, większość producentów stosuje obecnie materiały aluminiowe. Używana jest również miedź, a temperatura może zostać obniżona o 5-10 stopni, tylko w przypadku serwerów GPU, które generują więcej ciepła.
