KI und thermische Kühlung
KI-Anwendungen beschleunigen die Entwicklung von Rechenzentren hin zu hoher Dichte. Angesichts des durch KI verursachten explosiven Daten- und Rechenwachstums und der zunehmenden Knappheit der Rechenzentrumsressourcen, insbesondere in erstklassigen Städten, ist dies nur durch eine Verbesserung der Rechenleistung, der Speicher- und Übertragungskapazitäten pro Flächeneinheit des Computerraums möglich der Wert des Rechenzentrums maximiert werden. Die Einführung hochleistungsfähiger KI-Chips wird den Entwicklungstrend der Server mit hoher Leistungsdichte beschleunigen.
Da ChatGPT eine neue Runde der Begeisterung für Anwendungen der künstlichen Intelligenz entfacht, haben in- und ausländische Rechenzentren und Cloud-Unternehmen damit begonnen, den Aufbau von KI-Infrastrukturen zu fördern, und der Anteil der KI-Serverlieferungen an allen Servern nimmt allmählich zu. Laut TrendForce-Daten machte das jährliche Versandvolumen von mit GPGPUs ausgestatteten KI-Servern im Jahr 2022 fast 1 Prozent aller Server aus. Im Jahr 2023 wird mit der Unterstützung von Anwendungen der künstlichen Intelligenz wie ChatGPT ein Anstieg des Versandvolumens von KI-Servern erwartet um 8 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Von 2022 bis 2026 wird die CAGR des Sendungsvolumens voraussichtlich 10,8 Prozent erreichen. GPUs werden hauptsächlich für KI-Server verwendet, hauptsächlich Nvidia H100, A100, A800 (hauptsächlich nach China geliefert) sowie die Serien AMD MI250 und MI250X. Das Verhältnis von NVIDIA und AMD beträgt etwa 8:2.
Die Auswirkung einer Lüftergeschwindigkeit von mehr als 4000 U/min auf den Wärmewiderstand ist begrenzt. Laut CNKI erhöht sich in einem luftgekühlten System die Lüftergeschwindigkeit von 1000 U/min auf 4000 U/min und die Konvektion dominiert die Chip-Wärmeableitung. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit steigt der konvektive Wärmeübergangskoeffizient deutlich an. Luftkühlung kann Probleme bei der Wärmeableitung von Chips effektiv verbessern. Wenn die Lüftergeschwindigkeit 4000 U/min überschreitet, ist die Abnahme des Wärmeübertragungswiderstands relativ gering, und eine Erhöhung der Geschwindigkeit kann nur die Wärmeübertragung mit Luft verbessern, was zu einer Verringerung des Wärmeableitungseffekts führt. Flüssigkeitskühlung auf Chipebene ist der zukünftige Entwicklungstrend. Bei einem Serverraum von 2 HE sind 250 W ungefähr die Grenze für Luftkühlung und Wärmeableitung; Über 4U kann die Luftkühlung 400-600W erreichen; Die TDP von KI-Chips übersteigt im Allgemeinen 400 W, meist unter Verwendung von 4-8U. Die herkömmliche luftgekühlte Wärmeableitung hat ihre Grenzen erreicht. Die Kontrolle der Chiptemperatur ist besonders wichtig für einen stabilen und kontinuierlichen Betrieb, wobei die maximale Temperatur 85 Grad nicht überschreiten darf. Zu hohe Temperaturen können zu Spanschäden führen. Innerhalb von 70-80 Grad reduziert jeder Temperaturanstieg einer einzelnen elektronischen Komponente um 10 Grad die Systemzuverlässigkeit um 50 Prozent. Daher wird das Kühlsystem im Zuge der Leistungssteigerung auf eine Flüssigkeitskühlung auf Chipebene umgerüstet.
Im Vergleich zur Luftkühlung kann die Flüssigkeitskühlung nicht nur die Wärmeableitungsanforderungen von Schränken mit hoher Leistungsdichte erfüllen, sondern auch einen niedrigeren PUE und eine höhere Leistungsabgabe (GUE) erzielen. Im Vergleich zur herkömmlichen Luftkühlung beträgt der PUE der Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung im Allgemeinen das 1,1-fache mit einem GUE von über 75 Prozent, während der PUE der Immersions-Flüssigkeitskühlung mit einem GUE bis zu 1,{5}x betragen kann von über 80 Prozent. Durch den gleichzeitigen Einsatz der Flüssigkeitskühlungstechnologie können einige oder sogar alle Lüfter der IT-Geräte entfernt werden (normalerweise wird der Energieverbrauch der Lüfter auch im Energieverbrauch der Servergeräte berücksichtigt). Bei der Tauchflüssigkeitskühlung kann das Entfernen des Serverlüfters den Energieverbrauch des Servers um etwa 4 Prozent -15 Prozent senken.
Der aktuelle Reifegrad der Kaltplatten-Flüssigkeitskühlungstechnologie ist relativ hoch und sie ist im Bereich der Flüssigkeitskühlungstechnologie weit verbreitet. Gehen wir davon aus, dass der aktuelle Anteil bei 80 Prozent liegt. Mit der Reife der Immersionsflüssigkeitskühlungstechnologie wird erwartet, dass der Gesamtanteil in Zukunft schrittweise ansteigt. Basierend auf umfassenden Berechnungen wird das Training und die Inferenz von KI-Großmodellen einen Markt für Flüssigkeitskühlung von 4 Milliarden RMB schaffen. Mit der Erhöhung der Modellparameter und der Förderung der Nutzung wird der Flüssigkeitskühlungsmarkt in den nächsten vier Jahren eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 60 Prozent verzeichnen.
Wir glauben, dass das große KI-Modell voraussichtlich die Steigerung des Bedarfs an Rechenleistung vorantreiben, den Bau von intelligenten Rechen- und Supercomputing-Zentren mit hoher Leistungsdichte vorantreiben und die Einführung unterstützender Einrichtungen wie Flüssigkeitskühlsysteme auf dem Markt beschleunigen wird, und zwar in Zukunft Mit dem Bau neuer Rechenzentren und der Umgestaltung bestehender Rechenzentren wird erwartet, dass die Gesamtdurchdringungsrate rasch ansteigt. Derzeit befindet sich die Flüssigkeitskühlungsbranche noch in einem frühen Entwicklungsstadium und man ist optimistisch, was Hersteller mit einem führenden Layout in Technologie und Produktionskapazität angeht.
