공랭식에서 액체 냉각까지 AI가 산업 혁신을 주도합니다
전자기기가 열을 발생시키는 본질적인 이유는 작동에너지를 열에너지로 변환하는 과정입니다. 열 방출은 고성능 컴퓨팅 장치의 열 관리 문제를 해결하고 칩이나 프로세서 표면에서 열을 직접 제거하여 장치 성능을 최적화하고 수명을 연장하도록 설계되었습니다. 칩 전력 소모가 증가함에 따라 방열 기술은 1차원 히트파이프의 선형 온도 균등화에서 2차원 VC의 평면 온도 균등화, 3차원 VC 기술 경로의 통합 온도 균등화로 진화했으며, 최종적으로는 액체 냉각 기술에.
3D VC는 "효율적인 냉각, 균일한 온도 분포, 핫스팟 감소"와 같은 더 나은 냉각 이점을 가지고 있어 고전력 장치의 열 방출 병목 현상 요구 사항과 높은 열 유속 밀도 영역의 온도 균등화를 충족할 수 있습니다. 또한 오버클러킹 후 더 강력한 오버클러킹 성능과 시스템 안정성을 보장할 수 있습니다. 히트 파이프/균압 플레이트 사이의 열 전도성은 접촉 열 저항과 구리 자체의 열 저항을 갖는 여러 개의 조립된 히트 파이프/균압 플레이트에 열을 전달하는 것입니다. 그리고 3D VC는 3차원 구조 연결을 통해 내부 액상 전이와 열 확산을 거쳐 칩 열을 치아의 말단부로 직접 효율적으로 전달하여 방열됩니다.
냉각 기술에는 공랭식과 액체 냉각의 두 가지 유형이 있습니다. 공냉식 기술에서는 히트 파이프와 VC의 방열 용량이 상대적으로 낮습니다. 3D VC 열 방출의 상한은 1000W까지 확장될 수 있으며, 둘 다 열 방출을 위해 팬이 필요합니다. 이 기술은 간단하고 저렴하며 대부분의 장치에 적합합니다. 액체 냉각 기술은 냉각판과 침지형의 두 가지 유형을 포함하여 더 높은 냉각 효율을 제공합니다. 그 중 냉각판은 초기 투자가 적당하고 운영 및 유지 관리 비용이 낮으며 상대적으로 성숙한 간접 냉각 방식입니다. Nvidia GB200 NVL72는 냉각판 액체 냉각 솔루션을 채택합니다. 침수 냉각은 기술 요구 사항이 높고 운영 및 유지 관리 비용이 많이 드는 직접 냉각 방법입니다.
AI 대형 모델의 훈련 및 홍보는 칩의 더 높은 컴퓨팅 성능을 요구하고 단일 칩의 전력 소비를 향상시킵니다. 칩의 온도는 성능에 영향을 미칩니다. 칩의 작동 온도가 70-80도에 가까우면 온도가 2도 올라갈 때마다 칩의 성능이 약 10% 감소합니다. 따라서 단일 칩의 전력 소비가 증가하면 방열에 대한 요구가 더욱 증가합니다. 게다가 Nvidia B200의 전력 소비량은 1000W가 넘으며 공냉식 냉각의 상한선에 가깝습니다. "이중 탄소" 및 "동서 계산"과 같은 정책은 데이터 센터에 대한 PUE를 엄격하게 요구하며 액체 냉각의 평균 PUE는 공기 냉각의 PUE보다 낮습니다. TCO 측면에서 공랭식에 비해 냉각판 액체 냉각의 초기 투자 비용은 공랭식에 가깝고 후속 운영 비용은 더 낮습니다.
단상 침수 액체 냉각 캐비닛: 탱크에 내장된 액체 냉각 서버로, CDU와 탱크가 파이프라인으로 연결되어 있습니다. 하부 파이프라인은 저온 냉각 매체를 탱크로 운반하고, 액체 냉각 매체는 액체 냉각 서버에서 열을 흡수합니다. 온도가 상승한 후 CDU로 다시 흐르고 열은 CDU에 의해 운반됩니다. 이 구조는 서버의 완전한 액체 냉각을 달성할 수 있으며 팬이 없는 설계로 인해 공기 냉각에 비해 전력 밀도는 높아지고 PUE는 낮아집니다. 그러나 기술적 난이도가 높고 보급률이 상대적으로 낮다.
2단계 침수: 높은 기술 요구 사항으로 인해 시스템 전력 밀도를 크게 높일 수 있습니다. 서버에 있는 메인 칩의 높은 전력으로 인해 칩 표면은 강화된 비등 처리를 거쳐 표면의 가스화 코어를 증가시키고 상변화 열 전달 효율을 향상시키며 최대 방열 밀도 100W// 이상을 달성해야 합니다. c㎡.
AI 컴퓨팅 성능 및 정책 PUE의 발전에 따라 전자 장치의 작동 온도를 제어하려면 냉각 기술이 지속적으로 업그레이드되어야 합니다. 칩 수준 열 방출은 히트 파이프/VC에서 보다 효율적인 3DVC 및 냉각판 냉각 솔루션으로 전환되어 칩 냉각 기술의 지속적인 혁신을 주도할 것입니다.
