Das Wärmeableitungsproblem der GPU-Server-Thermosyphon-Wärmeableitungstechnologie
Bei der Entwicklung von Deep Learning, Simulation, BIM-Design und AEC-Branchenanwendungen in verschiedenen Branchen ist unter dem Segen der virtuellen GPU-Technologie der KI-Technologie eine leistungsstarke GPU-Rechenleistungsanalyse erforderlich. Sowohl GPU-Server als auch GPU-Workstations neigen dazu, miniaturisiert, modularisiert und hochintegriert zu sein. Die Wärmestromdichte erreicht oft das 7- bis 10-fache der von herkömmlichen luftgekühlten GPU-Servergeräten. Aufgrund der zentralen Installation von Modulen gibt es eine große Anzahl von NVIDIA-GPU-Grafikkarten mit einer großen Wärmemenge, sodass das Problem der Wärmeableitung sehr prominent ist. In der Vergangenheit konnte die gebräuchliche Wärmeableitungs-Designtechnologie den Anforderungen neuer Systeme nicht mehr gerecht werden. Herkömmliche wassergekühlte GPU-Server oder flüssigkeitsgekühlte GPU-Server lassen sich nicht von der Unterstützung durch Lüfter trennen. Heute werden wir die Thermosiphon-Wärmeableitungstechnologie analysieren.
Derzeit verwendet die Thermosyphon-Wärmeableitungstechnologie auf dem Markt hauptsächlich einen Säulen- oder Plattenheizkörper als Körper, ein Wärmeträgerrohr wird in den Boden des Kühlers eingeführt, ein Arbeitsfluid wird in das Gehäuse eingespritzt und eine Vakuumumgebung wird hergestellt . Dies ist eine Schwerkraft-Heatpipe mit normaler Temperatur. Der Arbeitsablauf ist wie folgt: Am Boden des Heizkörpers erwärmt das Heizsystem das Arbeitsmedium im Mantel durch das Wärmeträgerrohr. Innerhalb des Arbeitstemperaturbereichs siedet das Arbeitsmedium, und der Dampf steigt zum oberen Teil des Kühlers auf, um zu kondensieren und Wärme abzugeben, und das Kondensat fließt entlang der Innenwand des Kühlers. Der Rücklauf zum Heizabschnitt wird erhitzt und wieder verdampft, und die Wärme wird von der Wärmequelle auf die Wärmesenke durch den kontinuierlichen Phasenwechsel des Arbeitsfluids übertragen, um den Zweck des Erhitzens und Erhitzens zu erreichen.
1 Die Anwendung der Thermosiphon-Wärmeableitung auf GPU-Workstations
Wie bewegt sich jede Generation von CPU-Kühlern Schritt für Schritt an die Grenze der heutigen theoretischen Leistung? Vom primitivsten Aluminiumkühlkörper bis zur Gegenwart ist er eine gute Wahl. Sie denken vielleicht, dass, da einige kleine Flossen so einfach zu verwenden sind, mehr und größere Flossen besser zu verwenden sind? Das Ergebnis ist jedoch nicht der Fall. Je weiter die Rippen von der Wärmequelle entfernt sind, desto niedriger ist die Temperatur der Rippen. Wenn die Temperatur auf die Temperatur der umgebenden Luft sinkt, wird die Wärmeübertragung unabhängig von der Länge der Rippen nicht weiter ansteigen.
Wenn die Leistungsaufnahme moderner GPU-Rechen in den Bereich von 75 bis 350 Watt oder noch höher geht, wenden sich die Ingenieure für thermisches Design an die Entwicklung neuer Methoden zur Wärmeableitung. Das Wärmerohr selbst erhöht die Wärmeableitungskapazität des Radiators nicht. Seine Funktion besteht darin, gleichzeitig Wärmeleitung und Wärmekonvektion zu nutzen, um eine viel höhere Wärmeübertragungseffizienz als die des Metalls selbst zu erzielen.
Bereits 1937 erschien die Thermosiphon-Technologie. Während des normalen Betriebs würde die Flüssigkeit im Wärmerohr sieden, und der Dampf würde durch die Dampfkammer das Kondensationsende erreichen, und dann würde der Dampf zur Flüssigkeit zurückkehren und dann durch den Rohrkern zur Wärmequelle zurückkehren. Der Rohrkern befindet sich normalerweise im Sintermetall. Wenn das Wärmerohr jedoch zu viel Wärme aufnimmt, kann das Phänomen"Austrocknen des Wärmerohrs" wird passieren. Die Flüssigkeit wird nicht nur in der Dampfkammer zu Dampf, sondern auch im Rohrkern zu Dampf, der verhindert, dass sie wieder in die Flüssigkeit zurück zur Wärmequelle gelangt, was den Wärmewiderstand des Wärmerohrs stark erhöht.
Unser Highlight ist jetzt Coming-Thermosyphon. Die Wärmeableitung eines Thermosyphons ist nicht wie ein Wärmerohr, das die Flüssigkeit über einen Rohrkern zurück zum Verdampfungsende bringt, sondern nur die Schwerkraft nutzt, gepaart mit einigen ausgeklügelten Konstruktionen, um einen Kreislauf zu bilden, und den Flüssigkeitsverdampfungsprozess als Wasserpumpe nutzt . Dies ist keine neue Technologie, sie ist in industriellen Anwendungen mit großer Wärmefreisetzung weit verbreitet.
Im Allgemeinen kocht das Kältemittel in der GPU, strömt nach oben in die Kondensationsseite im Inneren, wird wieder flüssig und kehrt zur Verdampfungsseite zurück. In der Theorie gibt es zwei große Vorteile:
1. Vermeiden Sie das Austrocknen von Heatpipes und können zum Übertakten von Ultra-High-Performance-Chips verwendet werden
2. Da keine Wasserpumpe erforderlich ist, ist die Zuverlässigkeit besser als bei herkömmlicher integrierter Wasserkühlung
Der wichtigste Punkt bei der Wärmeableitung des Thermosiphons besteht darin, dass seine Dicke von den traditionellen 103 mm auf nur 30 mm (auf weniger als ein Drittel) reduziert wird und die Form relativ klein ist und die Leistung nicht beeinträchtigt. Um die Verarbeitung von Thermosiphon-Wärmeableitungsgeräten zu erleichtern, verwenden die meisten Hersteller derzeit Aluminiummaterialien. Kupfer wird ebenfalls verwendet, und die Temperatur kann nur für GPU-Server, die mehr Wärme erzeugen, um 5-10 Grad gesenkt werden.
