AI và làm mát bằng nhiệt
Các ứng dụng AI đẩy nhanh quá trình phát triển của các trung tâm dữ liệu theo hướng mật độ cao. Đối mặt với sự tăng trưởng bùng nổ về dữ liệu và điện toán do AI mang lại cũng như sự khan hiếm ngày càng tăng của tài nguyên trung tâm dữ liệu, đặc biệt là ở các thành phố cấp 1, chỉ bằng cách cải thiện sức mạnh tính toán, khả năng lưu trữ và truyền tải trên một đơn vị diện tích của phòng máy tính mới có thể giá trị của trung tâm dữ liệu được tối đa hóa. Sự ra đời của chip AI có tính toán cao sẽ đẩy nhanh xu hướng phát triển của mật độ năng lượng cao của máy chủ.
Khi ChatGPT khơi dậy một làn sóng nhiệt tình mới đối với các ứng dụng trí tuệ nhân tạo, các trung tâm dữ liệu trong và ngoài nước cũng như các nhà sản xuất kinh doanh đám mây đã bắt đầu thúc đẩy xây dựng cơ sở hạ tầng AI và tỷ lệ lô hàng máy chủ AI trên tất cả các máy chủ đang dần tăng lên. Theo dữ liệu của TrendForce, khối lượng vận chuyển máy chủ AI hàng năm được trang bị GPGPU chiếm gần 1% tổng số máy chủ vào năm 2022. Vào năm 2023, với sự hỗ trợ của các ứng dụng trí tuệ nhân tạo như ChatGPT, khối lượng vận chuyển máy chủ AI dự kiến sẽ tăng tăng 8% so với cùng kỳ năm trước. Từ năm 2022 đến năm 2026, CAGR khối lượng vận chuyển dự kiến sẽ đạt 10,8%. GPU chủ yếu được sử dụng cho các máy chủ AI, chủ yếu là Nvidia H100, A100, A800 (chủ yếu được vận chuyển đến Trung Quốc), cũng như các dòng AMD MI250 và MI250X, Tỷ lệ của NVIDIA và AMD là khoảng 8:2.
Ảnh hưởng của tốc độ quạt vượt quá 4000 vòng/phút đến khả năng chịu nhiệt bị hạn chế. Theo CNKI, trong hệ thống làm mát bằng không khí, tốc độ quạt tăng từ 1000r/phút lên 4000r/phút và đối lưu chi phối khả năng tản nhiệt của chip. Với sự gia tăng tốc độ dòng chảy, hệ số truyền nhiệt đối lưu tăng đáng kể. Làm mát bằng không khí có thể cải thiện hiệu quả các vấn đề tản nhiệt của chip. Khi tốc độ quạt vượt quá 4000 vòng/phút, khả năng cản truyền nhiệt giảm tương đối nhẹ và việc tăng tốc độ chỉ có thể cải thiện khả năng truyền nhiệt bằng không khí, dẫn đến hiệu quả tản nhiệt giảm. Làm mát bằng chất lỏng ở cấp độ chip là xu hướng phát triển trong tương lai. Trong không gian máy chủ 2U, 250W gần như là giới hạn cho việc làm mát không khí và tản nhiệt; Làm mát không khí trên 4U có thể đạt tới 400-600W; TDP của chip AI thường vượt quá 400W, chủ yếu sử dụng 4-8U. Tản nhiệt làm mát bằng không khí truyền thống đã đạt đến giới hạn. Việc kiểm soát nhiệt độ chip đặc biệt quan trọng để hoạt động ổn định và liên tục, với nhiệt độ tối đa không quá 85 độ. Nhiệt độ quá cao có thể gây hư hỏng chip. Trong phạm vi 70-80 độ , cứ tăng nhiệt độ lên 10 độ của một bộ phận điện tử sẽ làm giảm độ tin cậy của hệ thống xuống 50 phần trăm . Vì vậy, trong bối cảnh công suất tăng lên, hệ thống tản nhiệt sẽ được nâng cấp lên làm mát bằng chất lỏng cấp độ chip.
So với làm mát bằng không khí, làm mát bằng chất lỏng không chỉ có thể đáp ứng yêu cầu tản nhiệt của tủ mật độ công suất cao mà còn đạt được PUE thấp hơn và công suất đầu ra (GUE) cao hơn. So với làm mát bằng không khí truyền thống, PUE của làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh thường là 1,1 lần, với GUE trên 75 phần trăm, trong khi PUE của làm mát bằng chất lỏng ngâm có thể thấp tới 1.0x, với GUE trên 80 phần trăm. Đồng thời sử dụng công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể loại bỏ một số hoặc thậm chí toàn bộ quạt của thiết bị CNTT (thông thường mức tiêu thụ năng lượng của quạt cũng được tính trong mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị máy chủ). Để làm mát bằng chất lỏng ngâm, việc tháo quạt máy chủ có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng của máy chủ khoảng 4% -15%.
Sự trưởng thành hiện nay của công nghệ làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh là tương đối cao và nó là xu hướng chủ đạo trong lộ trình công nghệ làm mát bằng chất lỏng. Giả sử tỷ lệ hiện tại là 80%. Trong tương lai, với sự trưởng thành của công nghệ làm mát bằng chất lỏng ngâm, tỷ trọng tổng thể dự kiến sẽ tăng dần. Dựa trên các tính toán toàn diện, đào tạo và suy luận mô hình lớn AI sẽ mang lại không gian thị trường làm mát bằng chất lỏng trị giá 4 tỷ RMB. Với sự gia tăng các thông số mô hình và thúc đẩy sử dụng, thị trường làm mát bằng chất lỏng sẽ có tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 60% trong bốn năm tới.
Chúng tôi tin rằng mô hình lớn AI dự kiến sẽ dẫn đầu việc nâng cấp nhu cầu năng lượng điện toán, thúc đẩy việc xây dựng các trung tâm điện toán thông minh và siêu máy tính mật độ năng lượng cao, đẩy nhanh việc đưa các cơ sở hỗ trợ như hệ thống làm mát bằng chất lỏng vào thị trường và trong tương lai. , với việc xây dựng các trung tâm dữ liệu mới và chuyển đổi các trung tâm dữ liệu hiện có, tỷ lệ thâm nhập tổng thể dự kiến sẽ tăng nhanh chóng. Hiện tại, ngành công nghiệp làm mát bằng chất lỏng vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu và rất lạc quan về các nhà sản xuất có trình độ công nghệ và năng lực sản xuất hàng đầu.
