GPU의 Thermosyphon 방열 기술
vvv다양한 산업 분야에서 딥러닝, 시뮬레이션, BIM 설계, AEC 산업 애플리케이션이 발전함에 따라 AI 기술 가상 GPU 기술의 축복을 받아 강력한 GPU 컴퓨팅 파워 분석이 요구됩니다. GPU 서버와 GPU 워크스테이션 모두 소형화, 모듈화, 고도로 통합되는 경향이 있습니다. 열 흐름 밀도는 기존 공랭식 GPU 서버 장비의 7-10배에 달하는 경우가 많습니다. 모듈의 중앙 집중식 설치로 인해 많은 양의 NVIDIA GPU 그래픽 카드가 존재하므로 열 방출 문제가 매우 두드러집니다. 과거에 일반적으로 사용되는 방열 설계 기술은 더 이상 새로운 시스템의 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 기존 수냉식 GPU 서버나 수냉식 GPU 서버는 팬 지원과 분리될 수 없습니다. 오늘은 열사이펀 방열 기술을 분석해 보겠습니다.
현재 시중에 나와 있는 써모싸이펀 방열 기술은 주로 기둥이나 판형 라디에이터를 본체로 사용하고, 라디에이터 하단에 열매체 튜브를 삽입하고, 쉘에 작동유체를 주입해 진공 환경을 조성하는 방식이다. . 이것은 상온 중력 히트파이프입니다. 작업 과정은 다음과 같습니다. 라디에이터 하단에서 가열 시스템은 열매체 파이프를 통해 쉘의 작동 유체를 가열합니다. 작동 온도 범위 내에서는 작동 유체가 끓고 증기가 라디에이터 상부로 상승하여 응축 및 방출되며 응축수는 라디에이터 내벽을 따라 흐릅니다. 가열 섹션으로의 환류는 가열 및 증발되고, 열은 가열 및 가열의 목적을 달성하기 위해 작동 유체의 연속 사이클 상 변화를 통해 열원에서 방열판으로 전달됩니다.
GPU 워크스테이션에 써모싸이펀 열 방출 적용:
각 세대의 CPU 쿨러는 어떻게 현대 이론적 성능의 한계까지 단계별로 이동합니까? 가장 원시적인 알루미늄 방열판부터 현재까지, 좋은 선택입니다. 일부 작은 핀은 사용하기 매우 쉽기 때문에 점점 더 큰 핀을 사용하는 것이 더 좋다고 생각할 수 있습니까? 그러나 결과는 그렇지 않습니다. 핀이 열원에서 멀어질수록 핀의 온도는 낮아집니다. 온도가 주변 공기의 온도까지 떨어지면 핀을 아무리 오래 만들어도 열 전달이 계속 증가하지 않습니다.
최신 GPU 컴퓨팅 전력 소비가 75~350와트 또는 그 이상 범위에 진입하면 열 설계 엔지니어는 새로운 열 방출 방법을 개발하기 시작합니다. 히트 파이프 자체는 라디에이터의 방열 용량을 향상시키지 않습니다. 그 기능은 열 전도와 열 대류를 동시에 사용하여 금속 자체보다 훨씬 높은 열 전달 효율을 달성하는 것입니다.
1937년 초에 열사이펀 기술이 등장했습니다. 정상 작동 중에 히트 파이프 내부의 액체가 끓고 증기가 증기 챔버를 통해 응축 끝에 도달한 다음 증기가 액체로 되돌아간 다음 튜브 코어를 통해 열원으로 돌아갑니다. 튜브 코어는 일반적으로 소결 금속에 있습니다. 하지만 히트파이프가 너무 많은 열을 흡수하게 되면 '히트파이프 건조' 현상이 발생하게 됩니다. 액체는 스팀 챔버에서 증기가 될 뿐만 아니라 튜브 코어에서도 증기가 되어 열원으로 돌아가기 위해 액체로 다시 변하는 것을 방지하여 히트파이프의 열저항을 크게 높입니다.
이제 우리의 하이라이트는 다가오는 열교환기입니다. Thermosyphon 열 방출은 튜브 코어를 사용하여 액체를 증발 끝으로 다시 가져오는 히트 파이프와 같지 않지만 중력만 사용하고 일부 독창적인 설계와 결합하여 순환을 형성하며 액체 증발 과정을 워터 펌프로 사용합니다. . 이것은 새로운 기술이 아니며 열 방출이 큰 산업 응용 분야에서 매우 일반적입니다.
일반적으로 GPU 내부의 냉매는 끓어 내부의 응축 측으로 위쪽으로 흐르다가 다시 액체로 바뀌고 증발 측으로 돌아갑니다. 이론상으로는 두 가지 주요 이점이 있습니다.
1. 히트 파이프가 건조되는 것을 방지하고 초고성능 칩을 오버클럭하는 데 사용할 수 있습니다.
2. 워터펌프가 필요 없기 때문에 기존 일체형 수냉식보다 신뢰성이 좋습니다.
열사이펀 방열의 가장 중요한 점은 두께가 기존 103mm에서 단 30mm(1/3 미만으로 감소)로 줄어들고, 모양도 상대적으로 작아 성능을 저하시키지 않는다는 점입니다. 써모싸이펀 방열 장비의 가공을 용이하게 하기 위해 현재 대부분의 제조업체에서는 알루미늄 재료를 사용하고 있습니다. 구리도 사용되며 더 많은 열을 발생시키는 GPU 서버에 대해서만 온도를 5-10도 낮출 수 있습니다.
