Od zračnega do tekočinskega hlajenja, umetna inteligenca poganja industrijske inovacije
Bistveni razlog, da elektronske naprave proizvajajo toploto, je proces pretvorbe delovne energije v toplotno. Odvajanje toplote je zasnovano za reševanje težav z upravljanjem toplote v visoko zmogljivih računalniških napravah, optimizacijo delovanja naprave in podaljšanje življenjske dobe z neposrednim odvzemom toplote s površine čipov ali procesorjev. S povečanjem porabe energije čipa se je tehnologija odvajanja toplote razvila od linearne temperaturne izravnave enodimenzionalnih toplotnih cevi do planarne temperaturne izravnave dvodimenzionalne VC, do integrirane temperaturne izravnave tridimenzionalne VC tehnološke poti in končno na tehnologijo tekočega hlajenja.
3D VC ima boljše hladilne prednosti, kot so "učinkovito hlajenje, enakomerna porazdelitev temperature in zmanjšane vroče točke", ki lahko izpolnijo zahteve ozkih grl glede odvajanja toplote za naprave z veliko močjo in izenačevanja temperature na območjih z visoko gostoto toplotnega toka. Prav tako lahko zagotovi večjo zmogljivost pri overclockingu in stabilnost sistema po overclockingu. Toplotna prevodnost med toplotno cevjo/izravnalno ploščo je za prenos toplote na več sestavljenih toplotnih cevi/izravnalnih plošč, ki imajo kontaktni toplotni upor in toplotni upor samega bakra; In 3D VC je skozi povezljivost tridimenzionalne strukture podvržen notranjemu tekočemu faznemu prehodu in toplotni difuziji, kar neposredno in učinkovito prenaša toploto odrezkov na distalni konec zob za odvajanje toplote.
Hladilna tehnologija vključuje dve vrsti: zračno hlajenje in tekočinsko hlajenje. Pri zračno hlajeni tehnologiji je zmogljivost odvajanja toplote toplotnih cevi in VC relativno nizka. Zgornjo mejo odvajanja toplote 3D VC je mogoče razširiti na 1000 W, oba pa zahtevata ventilator za odvajanje toplote. Tehnologija je preprosta, poceni in primerna za večino naprav. Tehnologija tekočega hlajenja ima večjo učinkovitost hlajenja, vključno z dvema vrstama: hladno ploščo in potopno vrsto. Med njimi je hladna plošča posredna metoda hlajenja z zmerno začetno naložbo, nižjimi stroški delovanja in vzdrževanja ter relativno zrela. Nvidia GB200 NVL72 sprejme rešitev za tekoče hlajenje s hladno ploščo; Potopno hlajenje je metoda neposrednega hlajenja z visokimi tehničnimi zahtevami ter visokimi stroški obratovanja in vzdrževanja.
Usposabljanje in promocija velikih modelov AI zahteva večjo računalniško moč čipov in izboljša porabo energije posameznih čipov. Temperatura čipa vpliva na njegovo delovanje. Ko je delovna temperatura čipa blizu 70-80 stopinj, se bo za vsaki 2 stopinji povečanja temperature zmogljivost čipa zmanjšala za približno 10 %. Zato povečanje porabe energije enega samega čipa dodatno poveča povpraševanje po odvajanju toplote. Poleg tega ima Nvidia B200 porabo več kot 1000 W in je blizu zgornje meje zračno hlajenega hlajenja; Politike, kot sta "dvojni ogljik" in "East West Calculation", strogo zahtevajo PUE za podatkovne centre, povprečna PUE za tekočinsko hlajenje pa je nižja od tiste za zračno hlajenje; Kar zadeva TCO, so začetni stroški naložbe v tekoče hlajenje s hladno ploščo v primerjavi z zračnim hlajenjem blizu stroškom zračnega hlajenja, poznejši obratovalni stroški pa so nižji.
Enofazna potopna omara s tekočinskim hlajenjem: Gre za tekočinsko hlajen strežnik, vgrajen v rezervoar, pri čemer sta CDU in rezervoar povezana s cevovodom. Spodnji cevovod prenaša nizkotemperaturni hladilni medij v rezervoar, tekočinsko hlajeni medij pa absorbira toploto iz tekočinsko hlajenega strežnika. Ko se temperatura dvigne, teče nazaj v CDU, toploto pa odnese CDU. Ta struktura lahko doseže popolno tekočinsko hlajenje strežnika, zasnova brez ventilatorja pa ima za posledico večjo gostoto moči in nižji PUE v primerjavi z zračnim hlajenjem. Toda tehnične težave so visoke in stopnja prodora je relativno nizka.
Dvofazna potopitev: z visokimi tehničnimi zahtevami lahko znatno poveča gostoto moči sistema. Zaradi velike moči glavnega čipa v strežniku mora biti površina čipa obdelana z izboljšanim vrenjem, da se poveča uplinjevalno jedro na površini, poveča učinkovitost prenosa toplote s spremembo faze in doseže največja gostota odvajanja toplote nad 100 W/ c ㎡.
Zaradi razvoja računalniške moči in politike PUE je treba tehnologijo hlajenja nenehno nadgrajevati za nadzor delovne temperature elektronskih naprav. Odvajanje toplote na ravni čipov se bo premaknilo s toplotne cevi/VC na učinkovitejše 3DVC in rešitve za hlajenje s hladno ploščo, kar bo spodbudilo nenehne inovacije v tehnologiji hlajenja čipov.
