Du refroidissement par air au refroidissement liquide, l’IA stimule l’innovation industrielle
La raison essentielle pour laquelle les appareils électroniques génèrent de la chaleur est le processus de conversion de l’énergie de travail en énergie thermique. La dissipation thermique est conçue pour résoudre les problèmes de gestion thermique dans les appareils informatiques hautes performances, en optimisant les performances des appareils et en prolongeant la durée de vie en éliminant directement la chaleur de la surface des puces ou des processeurs. Avec l'augmentation de la consommation électrique des puces, la technologie de dissipation thermique a évolué de l'égalisation linéaire de la température des caloducs unidimensionnels à l'égalisation planaire de la température du VC bidimensionnel, à l'égalisation intégrée de la température du chemin technologique VC tridimensionnel, et enfin à la technologie du refroidissement liquide.
Le 3D VC présente de meilleurs avantages en matière de refroidissement, tels qu'un « refroidissement efficace, une répartition uniforme de la température et des points chauds réduits », qui peuvent répondre aux exigences de goulot d'étranglement en matière de dissipation thermique pour les appareils à haute puissance et d'égalisation de la température dans les zones à haute densité de flux thermique. Il peut également garantir des performances d'overclocking plus élevées et une stabilité du système après l'overclocking. La conductivité thermique entre le caloduc/plaque d'égalisation est destinée à transférer la chaleur à plusieurs caloducs/plaques d'égalisation assemblées, qui ont une résistance thermique de contact et la résistance thermique du cuivre lui-même ; Et 3D VC, grâce à la connectivité de la structure tridimensionnelle, subit une transition de phase liquide interne et une diffusion thermique, transférant directement et efficacement la chaleur de la puce à l'extrémité distale des dents pour la dissipation thermique.
La technologie de refroidissement comprend deux types : le refroidissement par air et le refroidissement par liquide. Dans la technologie refroidie par air, la capacité de dissipation thermique des caloducs et des VC est relativement faible. La limite supérieure de dissipation thermique 3D VC peut être étendue à 1 000 W, et les deux nécessitent un ventilateur pour la dissipation thermique. La technologie est simple, peu coûteuse et adaptée à la plupart des appareils. La technologie de refroidissement liquide a une efficacité de refroidissement plus élevée, comprenant deux types : à plaque froide et à immersion. Parmi eux, la plaque froide est une méthode de refroidissement indirecte avec un investissement initial modéré, des coûts d'exploitation et de maintenance inférieurs et relativement mature. Nvidia GB200 NVL72 adopte une solution de refroidissement liquide à plaque froide ; Le refroidissement par immersion est une méthode de refroidissement direct avec des exigences techniques élevées et des coûts d'exploitation et de maintenance élevés.
La formation et la promotion des grands modèles d'IA exigent une puissance de calcul plus élevée de la part des puces et améliorent la consommation d'énergie des puces individuelles. La température de la puce affecte ses performances. Lorsque la température de fonctionnement de la puce est proche de 70-80 degrés, pour chaque augmentation de température de 2 degrés, les performances de la puce diminuent d'environ 10 %. Par conséquent, l’augmentation de la consommation électrique d’une seule puce augmente encore la demande de dissipation thermique. De plus, le Nvidia B200 a une consommation électrique supérieure à 1 000 W et est proche de la limite supérieure du refroidissement par air ; Des politiques telles que le « double carbone » et le « calcul Est-Ouest » exigent strictement le PUE pour les centres de données, et le PUE moyen pour le refroidissement liquide est inférieur à celui pour le refroidissement par air ; En termes de TCO, par rapport au refroidissement par air, le coût d'investissement initial du refroidissement liquide à plaques froides est proche de celui du refroidissement par air, et le coût d'exploitation ultérieur est inférieur.
Armoire refroidie par liquide à immersion monophasée : Il s'agit d'un serveur refroidi par liquide intégré au réservoir, avec le CDU et le réservoir reliés par des canalisations. Le pipeline inférieur transporte le fluide de refroidissement à basse température dans le réservoir, et le fluide refroidi par liquide absorbe la chaleur du serveur refroidi par liquide. Une fois la température augmentée, elle retourne vers le CDU et la chaleur est évacuée par le CDU. Cette structure permet d'obtenir un refroidissement liquide complet du serveur, et la conception sans ventilateur entraîne une densité de puissance plus élevée et un PUE inférieur par rapport au refroidissement par air. Mais la difficulté technique est élevée et le taux de pénétration est relativement faible.
Immersion biphasée : avec des exigences techniques élevées, elle peut augmenter considérablement la densité de puissance du système. En raison de la puissance élevée de la puce principale du serveur, la surface de la puce doit subir un traitement d'ébullition amélioré pour augmenter le noyau de gazéification sur sa surface, améliorer l'efficacité du transfert de chaleur par changement de phase et atteindre une densité de dissipation thermique maximale supérieure à 100 W/ c㎡.
Poussée par le développement de la puissance de calcul de l’IA et la politique PUE, la technologie de refroidissement doit être continuellement mise à niveau pour contrôler la température de fonctionnement des appareils électroniques. La dissipation thermique au niveau des puces passera des caloducs/VC à des solutions de refroidissement 3DVC et à plaques froides plus efficaces, favorisant ainsi l'innovation continue dans la technologie de refroidissement des puces.
