Trendy technologiczne i rynkowe w zakresie chłodzenia AI
Ze względu na szybki wzrost zapotrzebowania na moc obliczeniową AI, jednocześnie znacznie poprawiła się wydajność i zużycie energii przez chipy AI. Górna granica poboru mocy w przypadku chłodzenia na poziomie chipa chłodzonego powietrzem wynosi około 800 W, a opłacalność maleje, gdy chip chłodzony powietrzem osiąga limit mocy. Aby utrzymać normalne działanie sprzętu, potrzebne są mocniejsze i skuteczniejsze rozwiązania chłodzące.
Jeśli będziemy dążyć jedynie do ulepszenia technologii inżynierii rozpraszania ciepła i wprowadzimy pewne drobne poprawki lub optymalizacje w pierwotnym planie, tempo postępu i modernizacji będzie wolniejsze, a różnica pomiędzy zapewnioną zdolnością odprowadzania ciepła a zapotrzebowaniem na wysokowydajne i wysoka moc obliczeniowa będzie coraz większa. Tylko dzięki kreatywnym i przełomowym technologiom chłodzenia możemy zasadniczo osiągnąć skalę lub kilkukrotną poprawę wydajności i rozwiązać problem rosnącej luki między podażą wydajności chłodzenia chipów a popytem, przed którym stoją tradycyjne technologie.
Jeśli chodzi o technologię chłodzenia, obecny moduł rozpraszania ciepła składa się głównie z aktywnej i pasywnej hybrydowej technologii termicznej. Obecnie moduły termiczne dzielą się na chłodzenie powietrzem i chłodzenie cieczą:
Chłodzenie powietrzem to proces wykorzystujący powietrze jako medium do rozpraszania ciepła przez materiały pośrednie, takie jak materiały interfejsu cieplnego, radiatory (VC) lub rury cieplne, poprzez konwekcję między radiatorem lub wentylatorem a powietrzem.
Rozpraszanie ciepła podczas chłodzenia cieczą osiąga się poprzez rozpraszanie ciepła zanurzeniowego, głównie poprzez konwekcję z ciepłem cieczy w celu schłodzenia chipa. Jednakże w miarę wzrostu i spadku wytwarzania ciepła i objętości chipa, projektowy pobór mocy (TDP) chipa wzrasta, a rozpraszanie ciepła przez chłodzenie powietrzem stopniowo staje się niewystarczające do użycia.
Obecnie na rynku termicznym dostępne są 2 główne rozwiązania termiczne polegające na chłodzeniu cieczą. Pierwsze z głównych rozwiązań polega na chłodzeniu cieczą poprzez cyrkulację wody, która dostaje się do organizmu przez pompy i rurociągi, aby odebrać energię cieplną. Innym rodzajem jest technologia zanurzeniowa, która polega na umieszczeniu źródła ciepła (takiego jak chip) w nieprzewodzącej cieczy w celu odprowadzenia energii cieplnej. Dlatego w celu poprawy gęstości mocy pojedynczej szafy szeroko stosuje się rozwiązania chłodzenia cieczą w centrach danych w ostatnich latach. Można go z grubsza podzielić na dwie ścieżki techniczne: Cold Plate i Immersion.
Ten pierwszy pośrednio przekazuje ciepło urządzenia grzewczego do cieczy chłodzącej zawartej w rurociągu obiegowym poprzez zimną płytę; Ten ostatni bezpośrednio umieszcza urządzenie grzewcze i płytkę drukowaną jako całość w cieczy. W porównaniu z medium powietrznym, ciecz ma wyższą przewodność cieplną, większą pojemność cieplną właściwą i większą zdolność pochłaniania ciepła. Ponadto chłodzenie cieczą ma również znaczące zalety w działaniu koszty.
Ze względu na szybki wzrost zapotrzebowania na moc obliczeniową AI, poprawa mocy powiązanych procesorów/procesorów graficznych wykazuje tendencję przyspieszającą. Rozpraszanie ciepła – branża, której wcześniej nie poświęcano zbyt wiele uwagi – staje się coraz ważniejsza ze względu na gwałtowny wzrost ilości danych i obliczeń powodowany przez sztuczną inteligencję. Stopień penetracji chłodzenia cieczą wzrośnie z poniżej 10% obecnie do 20% w roku 2025.
