Dari pendingin udara hingga pendingin cair, AI mendorong inovasi industri
Alasan penting perangkat elektronik menghasilkan panas adalah proses mengubah energi kerja menjadi energi panas. Pembuangan panas dirancang untuk mengatasi masalah manajemen termal pada perangkat komputasi berkinerja tinggi, mengoptimalkan kinerja perangkat, dan memperpanjang masa pakai dengan menghilangkan panas secara langsung dari permukaan chip atau prosesor. Dengan meningkatnya konsumsi daya chip, teknologi pembuangan panas telah berevolusi dari pemerataan suhu linier pipa panas satu dimensi ke pemerataan suhu planar VC dua dimensi, hingga pemerataan suhu terintegrasi dari jalur teknologi VC tiga dimensi, dan akhirnya hingga teknologi pendingin cair.
VC 3D memiliki keunggulan pendinginan yang lebih baik seperti "pendinginan yang efisien, distribusi suhu yang seragam, dan pengurangan hotspot", yang dapat memenuhi persyaratan kemacetan pembuangan panas untuk perangkat berdaya tinggi dan pemerataan suhu di area dengan kepadatan fluks panas tinggi. Hal ini juga dapat memastikan kinerja overclocking yang lebih kuat dan stabilitas sistem setelah overclocking. Konduktivitas termal antara pipa panas/pelat penyeimbang adalah untuk mentransfer panas ke beberapa pipa panas/pelat penyeimbang yang dirakit, yang memiliki ketahanan termal kontak dan ketahanan termal tembaga itu sendiri; Dan VC 3D, melalui konektivitas struktur tiga dimensi, mengalami transisi fase cair internal dan difusi termal, secara langsung dan efisien mentransfer panas chip ke ujung distal gigi untuk pembuangan panas.
Teknologi pendinginan mencakup dua jenis: pendingin udara dan pendingin cair. Dalam teknologi berpendingin udara, kapasitas pembuangan panas pipa panas dan VC relatif rendah. Batas atas pembuangan panas VC 3D dapat diperpanjang hingga 1000W, dan keduanya memerlukan kipas untuk pembuangan panas. Teknologi ini sederhana, murah, dan cocok untuk sebagian besar perangkat. Teknologi pendingin cair memiliki efisiensi pendinginan yang lebih tinggi, termasuk dua jenis: pelat dingin dan tipe perendaman. Diantaranya, pelat dingin merupakan metode pendinginan tidak langsung dengan investasi awal yang moderat, biaya pengoperasian dan pemeliharaan yang lebih rendah, dan relatif matang. Nvidia GB200 NVL72 mengadopsi solusi pendingin cairan pelat dingin; Pendinginan perendaman adalah metode pendinginan langsung dengan persyaratan teknis tinggi serta biaya pengoperasian dan pemeliharaan yang tinggi.
Pelatihan dan promosi model besar AI menuntut daya komputasi yang lebih tinggi dari chip dan meningkatkan konsumsi daya chip tunggal. Suhu chip mempengaruhi kinerjanya. Ketika suhu pengoperasian chip mendekati 70-80 derajat , untuk setiap kenaikan suhu sebesar 2 derajat, kinerja chip akan menurun sekitar 10%. Oleh karena itu, peningkatan konsumsi daya satu chip semakin meningkatkan permintaan pembuangan panas. Selain itu, Nvidia B200 memiliki konsumsi daya lebih dari 1000W dan mendekati batas atas pendinginan berpendingin udara; Kebijakan seperti "karbon ganda" dan "Perhitungan Timur Barat" sangat mewajibkan PUE untuk pusat data, dan rata-rata PUE untuk pendingin cair lebih rendah dibandingkan untuk pendingin udara; Dalam hal TCO, dibandingkan dengan pendingin udara, biaya investasi awal pendingin cair pelat dingin mendekati biaya pendingin udara, dan biaya pengoperasian selanjutnya lebih rendah.
Kabinet berpendingin cairan perendaman fase tunggal: Ini adalah server berpendingin cairan yang terpasang di dalam tangki, dengan CDU dan tangki dihubungkan melalui pipa. Pipa bawah mengangkut media pendingin bersuhu rendah ke dalam tangki, dan media berpendingin cairan menyerap panas dari server berpendingin cairan. Setelah suhu naik, panas dialirkan kembali ke CDU, dan panasnya dibawa oleh CDU. Struktur ini dapat mencapai pendinginan cairan penuh pada server, dan desain tanpa kipas menghasilkan kepadatan daya yang lebih tinggi dan PUE yang lebih rendah dibandingkan dengan pendinginan udara. Namun kesulitan teknisnya tinggi dan tingkat penetrasinya relatif rendah.
Perendaman dua fase: Dengan persyaratan teknis yang tinggi, ini dapat meningkatkan kepadatan daya sistem secara signifikan. Karena tingginya daya chip utama di server, permukaan chip perlu menjalani perlakuan perebusan yang ditingkatkan untuk meningkatkan inti gasifikasi di permukaannya, meningkatkan efisiensi perpindahan panas perubahan fase, dan mencapai kepadatan pembuangan panas maksimum lebih dari 100W/ c ㎡.
Didorong oleh pengembangan daya komputasi AI dan kebijakan PUE, teknologi pendinginan perlu terus ditingkatkan untuk mengontrol suhu pengoperasian perangkat elektronik. Pembuangan panas tingkat chip akan beralih dari pipa panas/VC ke solusi pendinginan 3DVC dan pelat dingin yang lebih efisien, sehingga mendorong inovasi berkelanjutan dalam teknologi pendinginan chip.
