Díky rostoucí poptávce po umělé inteligenci bude řešení kapalinového chlazení populárnější
V současné době je tepelný modul složen převážně z aktivní a pasivní hybridní technologie odvodu tepla obsahující tepelné trubky. Chladicí modul s tepelnými trubicemi je navržen a kombinován s komponenty, jako jsou vzduchové difuzory, chladiče a tepelné trubky, které mohou zajistit provozní prostředí pro rovnoměrné odvádění tepla pro vnitřní elektronické součástky, čímž je provoz elektronických zařízení stabilnější. S trendem multifunkčních a lehkých terminálových elektronických produktů se továrna na tepelné moduly obrátila na návrh tepelných řešení založených především na parní komoře a heatpipe.
Modul chladiče se dělí na dva typy: "chladič chlazený vzduchem" a "chladič chlazený kapalinou". Mezi nimi vzduchem chlazeným řešením je použití vzduchu jako média prostřednictvím mezimateriálů, jako jsou materiály tepelného rozhraní, parní komora (VC) nebo tepelné trubice, a je rozptýlen konvekcí mezi chladičem nebo ventilátorem a vzduchem. „Kapalinou chlazeného je dosaženo hlavně konvekcí s kapalinou, čímž se čip ochlazuje. Nicméně jak se zvyšuje tvorba tepla a objem čipu, zvyšuje se spotřeba tepelného výkonu (TDP) čipu a použití vzduchem chlazeného odvod tepla se postupně stává nedostatečným.
S rozvojem internetu věcí, edge computingu a 5G aplikací vedla datová umělá inteligence globální výpočetní výkon do období rychlého růstu. Podle výzkumné firmy TrendForce činil objem dodávek serverů s umělou inteligencí vybavených GPGPU (General Purpose GPUs) v roce 2022 přibližně 1 %. Nicméně v roce 2023 se očekává, že díky aplikacím ChatGPT objem dodávek serverů s umělou inteligencí poroste. o 38,4 % a celková složená roční míra růstu dodávek serverů AI od roku 2022 do roku 2026 dosáhne 29 %.
Existují dva hlavní směry pro návrh nové generace modulů chladičů. Jedním z nich je modernizace stávajících modulů pro odvod tepla s 3D parní komorou (3DVC) a druhým je zavedení kapalinového chladicího systému využívajícího kapalinu jako konvekční médium pro zlepšení tepelné účinnosti. Počet testovacích případů kapalinového chlazení se proto v roce 2023 výrazně zvýší, ale 3DVC je pouze přechodným řešením. Odhaduje se, že od roku 2024 do roku 2025 vstoupíme do éry paralelního chlazení plynů a chlazení kapalin.
S nástupem ChatGPT zvýšila generativní umělá inteligence dodávky serverů spolu s požadavky na modernizaci specifikací modulů chladičů, které je přivedly k řešením s kapalinovým chlazením, aby splňovaly přísné požadavky serverů na odvod tepla a stabilitu. V současné době průmysl většinou používá technologii jednofázového ponorného chlazení v kapalinovém chlazení k vyřešení problému rozptylu tepla u topných serverů nebo dílů s vysokou hustotou, ale stále existuje horní limit 600 W, protože servery ChatGPT nebo vyšší řády potřebují kapacita rozptylu tepla více než 700 W, aby se vyrovnala.
Na základě skutečnosti, že chladicí systém představuje přibližně 33 % celkové spotřeby energie v datovém centru, snížení celkové spotřeby elektrické energie a snížení účinnosti využití energie zahrnuje zlepšení chladicího systému, informačních zařízení a využívání obnovitelné energie. Voda má čtyřnásobnou tepelnou kapacitu než vzduch. Proto je při zavádění chladicího systému kapalinou potřeba pouze 1U prostoru pro desku chlazení kapalinou. Podle testování NVIDIA lze pro dosažení stejného výpočetního výkonu snížit počet skříní potřebných pro kapalinové chlazení o 66 % Spotřeba energie může být snížena o 28 %, PUE může být snížena z 1,6 na 1,15 a může být zlepšena výpočetní účinnost .
Rychlé výpočty vedou k neustálému zlepšování TDP a servery AI mají vyšší požadavky na odvod tepla. Tradiční chlazení tepelnými trubicemi se blíží svému limitu a je nevyhnutelné zavádět kapalinou chlazená tepelná řešení.
