AI시대에는 액체냉각만이 유일한 선택일까?
ChatGPT의 인기로 인해 AIGC 열풍이 촉발되었고, 국내외 많은 제조사들이 Big Prophecy 모델 출시를 발표했습니다. AIGC 산업의 인기로 인해 컴퓨팅 성능에 대한 수요가 크게 증가했습니다. 예측에 따르면, 컴퓨팅 파워에 대한 수요는 앞으로 급격히 증가할 것이며, 글로벌 지능형 컴퓨팅 파워는 2030년까지 2020년 대비 500배 증가한 105ZFLOPS(초당 1021 부동 소수점 계산)에 도달할 것으로 예상됩니다.
컴퓨팅 성능이 지속적으로 향상됨에 따라 이를 지원하려면 칩 성능을 크게 향상시켜야 하며 이는 칩의 열 설계 전력(TDP)이라는 또 다른 주요 과제를 가져옵니다. 현재 CPU의 전력 소비량은 350-500W에 이르렀으며 고급 GPU 및 스위치 ASIC 칩의 전력은 700W를 넘었습니다. 향후 칩 전력이 700W 이상으로 더욱 높아지면 칩의 냉각 설계가 심각한 문제가 될 것입니다.
현재 칩 열 솔루션에 가장 널리 사용되는 방법은 공냉식인데, 이는 열 발생이 높은 칩에 열 전도성이 좋은 방열판을 부착하고 방열판 위에 작은 팬을 고정하는 것을 의미합니다. 방열판의 열은 팬의 고속 회전으로 생성된 공기 흐름에 의해 빠져나가게 됩니다. 칩 전력이 지속적으로 증가함에 따라 열 방출을 위해 기존 방열판을 사용하는 효과는 300W를 초과하면 더 이상 중요하지 않습니다. 액체 냉각 기술은 AI 시대의 이상적인 냉각 솔루션으로 꼽힌다.
액체 냉각 기술은 다양한 방열 방법에 따라 냉각판 액체 냉각, 침지 액체 냉각, 분무 액체 냉각의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 냉각판 액체 냉각은 냉각판을 방열 대상물에 고정하고 액체가 냉각판 내부로 흘러 장비에서 열을 멀리 전달하여 방열을 달성하는 간접 접촉 유형의 액체 냉각입니다. 스프레이액냉각(Spray Liquid Cooling)은 IT 장비 표면에 냉각수를 분사해 방열시키는 액체 냉각 기술이지만 방열 효율이 상대적으로 낮다. 침지형 수냉식은 열 방출이 필요한 서버 등 IT 장비를 냉각수에 완전히 담그고 액체 순환이나 상변화를 통해 냉각시키는 직접 접촉식 수냉식이다.
침수형 액체 냉각은 액체 냉각 데이터 센터의 대규모 배포를 위한 가장 주류이자 유능한 액체 냉각 기술로 간주됩니다. 다음과 같은 장점이 있습니다. 첫째, 침수형 액체 냉각은 IT 장비를 냉각수에 직접 담그기 때문에 열 방출 효율이 높습니다. 이는 열원과 완전히 접촉하여 열 방출 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 둘째, IT 장비가 냉각수에 완전히 잠겨 있어 IT 장비에서 발생하는 소음을 줄일 수 있어 소음 감소 효과가 좋다. 세 번째는 에너지 절약과 환경 보호입니다. 침수형 액체 냉각에는 많은 수의 팬을 사용할 필요가 없으므로 전력 소비와 이산화탄소 배출을 줄일 수 있습니다. 관련 데이터 추정에 따르면, 액체 냉각은 공냉식에 비해 전체 서버 운영에 필요한 전력의 20%-30%를 절약할 수 있습니다.
침수형 액체 냉각 기술은 향후 AI 시대의 주류 냉각 기술이 될 수밖에 없다. 그러나 현재의 수냉식 기술 및 제품은 아직 초기 적용 단계에 불과하지만 AI, 데이터센터 등 응용 분야의 발전으로 수냉식 기술의 적용 및 대중화는 더욱 가속화될 전망이다. 연구기관에 따르면 중국 수냉식 IDC 시장 규모는 2025년까지 1200억 위안을 넘어 30% 이상의 성장률을 기록할 것으로 예상되며, 수중 수냉식 기술 비중도 40%를 넘을 것으로 예상된다. 침수형 액체 냉각 기술이 더욱 발전함에 따라 향후 데이터 센터 냉각을 위한 유일한 선택이 될 수도 있습니다.
