Miedź lub aluminium, co jest lepsze w przypadku rozwiązania chłodzenia cieczą
Wraz z szybkim rozwojem technologii sztucznej inteligencji, zwłaszcza w takich dziedzinach jak głębokie uczenie się i wielkoskalowe modele językowe, zapotrzebowanie na moc obliczeniową znacznie wzrosło. Dzisiejsze modele sztucznej inteligencji, takie jak GPT-4o, mają dziesiątki, a nawet miliardy parametrów i wymagają ogromnych zasobów obliczeniowych do szkolenia. Uczenie tych modeli wymaga dużej liczby klastrów GPU lub TPU, które generują znaczną ilość ciepła podczas pracy przy pełnym obciążeniu. Ponadto, aby zapewnić reakcję w aplikacjach w czasie rzeczywistym, wiele systemów AI wymaga ciągłej pracy. Systemy te są zwykle wdrażane w centrach danych lub urządzeniach obliczeniowych brzegowych, które również borykają się z wyzwaniami związanymi z wysokim zużyciem energii i chłodzeniem.
Wraz z rozwojem technologii chipów i szybkim wzrostem mocy obliczeniowej serwerów, budowanie dużych centrów danych o dużej gęstości i dużym zużyciu energii stało się niezbędnym wyborem, aby zrównoważyć moc obliczeniową i przepisy dotyczące ochrony środowiska. System chłodniczy jest jedną z ważnych infrastruktury w centrach danych. W centrach danych o dużej gęstości tradycyjne chłodzenie powietrzem napotyka problemy związane z niewystarczającym odprowadzaniem ciepła i poważnym zużyciem energii. Technologia chłodzenia cieczą stała się optymalnym rozwiązaniem pozwalającym zmniejszyć PUE w centrach danych, przynosząc więcej korzyści ekonomicznych przy mocy 15 kW na szafę i większej.
Technologia płyt chłodzących cieczą to rozwiązanie termiczne, które pośrednio przekazuje ciepło komponentów do cieczy chłodzącej zamkniętej w krążącym rurociągu przez płytę zimną (zamkniętą wnękę złożoną z metali o wysokiej przewodności cieplnej, takich jak miedź i aluminium), a następnie wykorzystuje płyn do odprowadzania ciepła.
Płyta Liquid Cold to najwcześniej przyjęta metoda chłodzenia cieczą, charakteryzująca się wysoką dojrzałością i stosunkowo niską ceną. Według danych badawczych, chłodzenie cieczą z zimną płytą stanowi 90% udziału w rynku w Chinach. Chłodzenie cieczą zimnej płyty uzyskuje się poprzez ścisłe przymocowanie zimnej płyty do elementu grzejnego, przenosząc ciepło z elementu grzejnego do cieczy chłodzącej w płycie zimnej. Jest to proste, szorstkie, ale skuteczne. Oczekuje się, że stopień penetracji technologii chłodzenia cieczą w centrach danych wyniesie około 5–8% w 2022 r., przy czym chłodzenie powietrzem nadal będzie miało ponad 90% udziału w rynku.
Przewodność cieplna miedzi wynosi około 400 W/mK, a przewodność cieplna aluminium wynosi około 235 W/mK. Przewodność cieplna miedzi jest znacznie wyższa niż aluminium. Dlatego miedziane płyty chłodzące teoretycznie mogą szybciej przenosić ciepło wytwarzane przez serwery do chłodziwa, zapewniając w ten sposób bardziej efektywne odprowadzanie ciepła. Chociaż przewodność cieplna aluminium nie jest tak dobra jak miedź, jej przewodność cieplna jest stosunkowo wysoka, co wystarcza, aby zaspokoić potrzeby w zakresie rozpraszania ciepła przez większość serwerów chłodzonych cieczą.
Gęstość miedzi jest stosunkowo wysoka, około 8,96 g/cm 3, co sprawia, że miedziana płyta zimna jest stosunkowo ciężka. Może to stwarzać pewne wyzwania w zakresie projektu konstrukcyjnego i instalacji serwera. Aluminium ma niższą gęstość wynoszącą około 2,70 g/cm 3, czyli jest znacznie lżejsze niż miedź, dlatego aluminiowe płyty zimne mają znaczną przewagę wagową. Niska gęstość aluminium sprawia, że aluminiowe płyty chłodnicze są lżejsze. Jest to nie tylko korzystne ze względu na zmniejszenie całkowitej masy serwera, ale może również w pewnym stopniu poprawić wytrzymałość konstrukcyjną serwera. Ponadto aluminium jest lżejsze, co korzystnie wpływa na zmniejszenie całkowitej masy serwerów oraz obniżenie kosztów transportu i instalacji.
Miedziane i aluminiowe płyty chłodzące mają swoje zalety i wady w przypadku serwerów chłodzonych cieczą. W sytuacjach, gdy wymagania termiczne są wysokie, a koszt nie jest głównym czynnikiem branym pod uwagę, bardziej odpowiednie mogą być miedziane płyty chłodnicze; W dążeniu do opłacalności i lekkości aluminiowe płyty zimne mogą mieć więcej zalet. Konkretny wybór należy rozważyć kompleksowo w oparciu o wymagania i ograniczenia konkretnego scenariusza zastosowania. Jeśli będziemy w stanie szczegółowo zrozumieć konkretne sytuacje, takie jak obciążenie cieplne, budżet, ograniczenia wagowe itp. w scenariuszu zastosowania, może nam to pomóc w dokonaniu trafniejszych wyborów.
