מקירור אוויר לקירור נוזלי, AI מניע חדשנות תעשייתית
הסיבה המהותית ליצירת חום של מכשירים אלקטרוניים היא תהליך המרת אנרגיית העבודה לאנרגיה תרמית. פיזור חום נועד לטפל בבעיות ניהול תרמי בהתקני מחשוב בעלי ביצועים גבוהים, אופטימיזציה של ביצועי המכשיר והארכת תוחלת החיים על ידי הסרה ישירה של חום מפני השטח של שבבים או מעבדים. עם העלייה בצריכת החשמל של שבב, טכנולוגיית פיזור החום התפתחה מהשוואת טמפרטורה ליניארית של צינורות חום חד מימדיים להשוואת טמפרטורה מישורית של VC דו מימדי, להשוואת טמפרטורה משולבת של נתיב טכנולוגיית VC תלת מימד, ולבסוף. לטכנולוגיית קירור נוזלי.
ל-3D VC יש יתרונות קירור טובים יותר כמו "קירור יעיל, פיזור טמפרטורה אחיד ונקודות חמות מופחתות", שיכולים לעמוד בדרישות צוואר הבקבוק של פיזור חום עבור מכשירים בעלי הספק גבוה והשוואת טמפרטורה באזורים עם צפיפות שטף חום גבוהה. זה גם יכול להבטיח ביצועי אוברקלוקינג חזקים יותר ויציבות מערכת לאחר אוברקלוקינג. המוליכות התרמית בין צינור החום/פלטת השוויון היא העברת חום למספר צינורות חום/לוחות שוויון מורכבים, שיש להם התנגדות תרמית למגע והתנגדות תרמית של הנחושת עצמה; ו-3D VC, באמצעות קישוריות מבנה תלת מימדית, עוברת מעבר פאזה נוזלית פנימית ודיפוזיה תרמית, תוך העברה ישירה ויעילה של חום שבב לקצה המרוחק של השיניים לצורך פיזור חום.
טכנולוגיית הקירור כוללת שני סוגים: קירור אוויר וקירור נוזלי. בטכנולוגיה מקוררת אוויר, יכולת פיזור החום של צינורות חום ו-VC נמוכה יחסית. ניתן להרחיב את הגבול העליון של פיזור חום VC 3D ל-1000W, ושניהם דורשים מאוורר לפיזור חום. הטכנולוגיה פשוטה, זולה ומתאימה לרוב המכשירים. לטכנולוגיית קירור נוזלים יש יעילות קירור גבוהה יותר, כולל שני סוגים: לוח קר וסוג טבילה. ביניהם, צלחת קר היא שיטת קירור עקיפה עם השקעה ראשונית מתונה, עלויות תפעול ותחזוקה נמוכות יותר ובוגרת יחסית. Nvidia GB200 NVL72 מאמצת פתרון קירור נוזלי של צלחת קרה; קירור טבילה הוא שיטת קירור ישיר עם דרישות טכניות גבוהות ועלויות תפעול ותחזוקה גבוהות.
ההדרכה והקידום של דגמי AI גדולים דורשים כוח מחשוב גבוה יותר מהשבבים ומשפרים את צריכת החשמל של שבבים בודדים. הטמפרטורה של השבב משפיעה על הביצועים שלו. כאשר טמפרטורת הפעולה של השבב קרובה ל-70-80 מעלות, על כל עלייה של 2 מעלות בטמפרטורה, הביצועים של השבב ירדו בכ-10%. לכן, העלייה בצריכת החשמל של שבב בודד מגדילה עוד יותר את הדרישה לפיזור חום. בנוסף, ל-Nvidia B200 צריכת חשמל של מעל 1000W והוא קרוב לגבול העליון של קירור מקורר אוויר; מדיניות כגון "פחמן כפול" ו-"East West Calculation" דורשות PUE בהחלט עבור מרכזי נתונים, וה-PUE הממוצע לקירור נוזלי נמוך מזה של קירור אוויר; במונחים של TCO, בהשוואה לקירור אוויר, עלות ההשקעה הראשונית של קירור נוזלי לוח קר קרובה לזו של קירור אוויר, ועלות התפעול שלאחר מכן נמוכה יותר.
ארון מקורר נוזלי טבילה חד פאזי: זהו שרת מקורר נוזל מובנה במיכל, כאשר ה-CDU והמיכל מחוברים בצינורות. הצינור התחתון מעביר תווך קירור בטמפרטורה נמוכה לתוך המיכל, והמדיום המקורר נוזלי סופג את החום מהשרת המקורר בנוזל. לאחר עליית הטמפרטורה, הוא זורם בחזרה ל-CDU, והחום נישא על ידי ה-CDU. מבנה זה יכול להשיג קירור נוזלי מלא של השרת, והעיצוב ללא מאוורר מביא לצפיפות הספק גבוהה יותר ול-PUE נמוך יותר בהשוואה לקירור אוויר. אבל הקושי הטכני גבוה ושיעור החדירה נמוך יחסית.
טבילה דו-שלבית: עם דרישות טכניות גבוהות, זה יכול להגדיל משמעותית את צפיפות ההספק של המערכת. בשל ההספק הגבוה של השבב הראשי בשרת, משטח השבב צריך לעבור טיפול רתיחה משופר כדי להגדיל את ליבת הגיזוז על פניו, לשפר את יעילות העברת החום בשינוי פאזה ולהשיג צפיפות פיזור חום מקסימלית של מעל 100W/ ג ㎡.
מונעת על ידי הפיתוח של כוח מחשוב בינה מלאכותית ומדיניות PUE, טכנולוגיית הקירור צריכה להשתדרג באופן מתמיד כדי לשלוט בטמפרטורת הפעולה של מכשירים אלקטרוניים. פיזור החום ברמת השבב יעבור מצינורות חום/VC לפתרונות קירור 3DVC ו-Cold-Cool יעילים יותר, מה שמניע חדשנות מתמשכת בטכנולוגיית קירור השבבים.
