AIGC beschleunigt die Explosion des Marktes für Flüssigkeitskühlung auf Chipebene
AIGC führt zu einer hohen Nachfrage nach Rechenleistung. AIGC basiert auf großen Modellen und Big Data. Der generative Modell-/multimodale Ansatz in AIGC erfordert hauptsächlich intelligente Rechenleistung. Im Jahr 2021 beträgt der Gesamtumfang der Rechenleistung/intelligenten Rechenleistung globaler Computerausrüstung 615/232EFlops und wird bis 2030 voraussichtlich auf 56/52,5ZFlops ansteigen, mit einer CAGR von 65 Prozent/80 Prozent; Die Verdopplungszeit der durchschnittlichen Rechenleistung wurde auf 9,9 Monate verkürzt.
Die Flüssigkeitskühlung auf Chip-Ebene ist zur gängigen Kühllösung geworden. Der Anstieg des Stromverbrauchs führt zu einer Verbesserung der Kühlanforderungen: Der Stromverbrauch der Intel-CPU übersteigt 350 W, der Stromverbrauch der NVIDIA-GPU übersteigt 700 W und die Rechenleistungsdichte des AI-Clusters erreicht im Allgemeinen 50 kW/Schrank. Luftkühlung und Wärmeableitung haben die Kapazitätsobergrenze erreicht: Eine Schrankleistung von mehr als 15 kW ist die Obergrenze der Luftkühlungskapazität, und die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeit beträgt das 15-25-fache der von Luft. Es besteht dringender Bedarf, die Flüssigkeitskühlung zu verbessern. Die Kühlung erfolgt immer näher an der Kernwärmequelle: Es wird erwartet, dass sie sich von der Raumebene, der Schrankebene und der Serverebene bis hin zur Chipebene entwickelt. Strenge politische Regulierung beschleunigt die Verbreitung von Flüssigkeitskühlung: Der Energieverbrauch von Temperaturkontrollsystemen ist einer der Schlüsselfaktoren für die Reduzierung des PUE. Unter dem Dual-Carbon-Hintergrund liegt die PUE-Anforderung für den East Digital West Computing-Knoten unter 1,25/1,2.
Hinter der Verbesserung der Rechenleistung müssen Chips eine höhere Recheneffizienz aufweisen und mehr Berechnungen in kürzerer Zeit durchführen, was zwangsläufig zu einem Anstieg des Energieverbrauchs der Chips führt. Laut dem ODCC „White Paper on the Reliability of Cold Plate Liquid Cooled Servers“ hat im Jahr 2022 der Stromverbrauch einer einzelnen CPU des Serverprozessors der vierten Generation von Intel 350 Watt überschritten, der Stromverbrauch des einzelnen GPU-Chips von NVIDIA hat 700 Watt überschritten. und die Rechenleistungsdichte des KI-Clusters hat im Allgemeinen 50 kW/Schrank erreicht. Die Betriebstemperatur eines Chips beeinflusst seine Leistung erheblich, und eine Erhöhung der Leistungsdichte erhöht die Wärmeflussdichte des Chips erheblich, was zu einem Anstieg der Chiptemperatur führt. Bei herkömmlichen Chips werden 98 Prozent des Volumens für die Kühlung verwendet und nur 2 Prozent für Berechnung und Betrieb. Allerdings ist es immer noch schwierig, das aktuelle Problem der Wärmeableitung zu lösen. Mit der kontinuierlichen und schnellen Verbesserung der Chipleistung wird das Problem der Wärmeableitung immer stärker in den Vordergrund treten.
Auch bei der Auswahl der Kühlmedien besteht ein weiterer Trend zur Auswahl von Kühlmedien mit besserer Kühleffizienz. Laut CDCC-Daten beträgt die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten das 15-25-fache der von Luft. Mit der Zunahme der Wärmedichte wird erwartet, dass die Flüssigkeitskühlung die Luftkühlung ersetzt, um eine effizientere Wärmeableitung zu erreichen. Laut dem Intel-Whitepaper „Innovative Practice for Green Data Centers – Cold Plate Liquid Cooling System Design Reference“ können Rechenzentren, die Luftkühlung verwenden, die Schrankkühlung normalerweise innerhalb von 12 kW lösen, wobei die Schrankleistung 15 kW übersteigt. Im Vergleich zu bestehenden luftgekühlten Rechenzentren wurde die Obergrenze der Luftstrom-Wärmeableitungskapazität erreicht, und die Flüssigkeitskühlungstechnologie kann als Technologie mit stärkerer Wärmeableitungskapazität eine höhere Leistungsdichte unterstützen.
Die aktuellen Wärmeableitungslösungen auf Chipebene umfassen hauptsächlich Flüssigkeitskühlungstechnologie, Phasenwechsel-Wärmespeicherungs-Wärmeableitungstechnologie, Verdunstungskühlungstechnologie usw. Die Flüssigkeitskühlungstechnologie ist eine der wichtigen Wärmeableitungslösungen auf Chipebene und wird voraussichtlich in Zukunft zum Mainstream werden . In der Flüssigkeitskühlungstechnologie umfasst es Kühlplatten, Eintauchen, Sprühen usw. Derzeit ist die Entwicklung der Kühlplatte und des Tauchtyps im Vergleich zum Sprühtyp relativ ausgereift.
Angetrieben von AIGC ist das zukünftige Wachstum von KI-Servern weiterhin optimistisch. Laut IDC-Daten betrug die Größe des globalen Marktes für KI-Server im Jahr 2021 15,6 Milliarden US-Dollar, und es wird erwartet, dass der globale Markt für intelligente KI-Server bis 2025 31,8 Milliarden US-Dollar erreichen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 19,5 Prozent; Im Jahr 2021 erreichte der Umfang des chinesischen KI-Servermarkts 35 Milliarden RMB, und es wird erwartet, dass der Umfang des chinesischen KI-Servermarkts bis 2025 70,2 Milliarden RMB erreichen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 19,0 Prozent. Es wird erwartet, dass AIGC das Wachstum von KI-Servern weiter beschleunigen wird.
