AIGC đẩy nhanh sự bùng nổ của thị trường tản nhiệt chất lỏng cấp chip

AIGC thúc đẩy nhu cầu cao về sức mạnh tính toán. AIGC dựa trên các mô hình lớn và dữ liệu lớn. Mô hình tổng quát/cách tiếp cận đa phương thức trong AIGC chủ yếu đòi hỏi sức mạnh tính toán thông minh. Vào năm 2021, tổng quy mô sức mạnh tính toán/sức mạnh tính toán thông minh của thiết bị máy tính toàn cầu là 615/232EFlops và dự kiến ​​sẽ tăng lên 56/52,5ZFlops vào năm 2030, với CAGR65%/80%; Thời gian nhân đôi sức mạnh tính toán trung bình đã giảm xuống còn 9,9 tháng.

Làm mát bằng chất lỏng ở cấp độ chip đã trở thành giải pháp làm mát chủ đạo. Mức tiêu thụ điện năng tăng thúc đẩy các yêu cầu làm mát được nâng cấp: mức tiêu thụ điện năng của CPU Intel vượt quá 350W, mức tiêu thụ điện năng của GPU NVIDIA vượt quá 700W và mật độ năng lượng điện toán cụm AI thường đạt 50kW/tủ. Làm mát không khí và tản nhiệt đã đạt đến mức trần công suất: công suất tủ vượt quá 15kW là trần công suất làm mát không khí và độ dẫn nhiệt của chất lỏng gấp 15-25 lần so với không khí. Có một nhu cầu cấp thiết để nâng cấp làm mát bằng chất lỏng. Việc làm mát ngày càng gần với nguồn nhiệt cốt lõi: dự kiến ​​nó sẽ phát triển từ cấp độ phòng, cấp độ tủ và cấp độ máy chủ đến cấp độ chip. Quy định chính sách nghiêm ngặt đẩy nhanh sự xâm nhập của chất làm mát bằng chất lỏng: Mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống kiểm soát nhiệt độ là một trong những yếu tố chính giúp giảm PUE. Trong nền tảng carbon kép, yêu cầu PUE cho nút Điện toán kỹ thuật số phía Đông là dưới 1,25/1,2.

Đằng sau việc cải thiện sức mạnh tính toán, chip phải có hiệu suất tính toán cao hơn và hoàn thành nhiều phép tính hơn trong thời gian ngắn hơn, điều này chắc chắn sẽ dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng của chip tăng lên. Theo "Sách trắng về độ tin cậy của máy chủ làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh" ODCC, vào năm 2022, mức tiêu thụ điện năng CPU đơn của bộ xử lý máy chủ thế hệ thứ tư của Intel đã vượt quá 350 watt, mức tiêu thụ điện năng của chip GPU đơn của NVIDIA đã vượt quá 700 watt, và mật độ năng lượng điện toán cụm AI nhìn chung đã đạt 50 kW/tủ. Nhiệt độ hoạt động của chip ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của nó và việc tăng mật độ năng lượng sẽ làm tăng đáng kể mật độ dòng nhiệt của chip, dẫn đến nhiệt độ chip tăng lên. Trong các chip truyền thống, 98% thể tích được sử dụng để làm mát và chỉ 2% được sử dụng để tính toán và vận hành. Tuy nhiên, vẫn khó có thể giải quyết được vấn đề tản nhiệt hiện nay. Với sự cải thiện liên tục và nhanh chóng về hiệu suất của chip, vấn đề tản nhiệt sẽ ngày càng trở nên nổi bật.

Trong việc lựa chọn phương tiện làm mát, cũng có xu hướng lựa chọn phương tiện làm mát có hiệu quả làm mát tốt hơn. Theo dữ liệu của CDCC, độ dẫn nhiệt của chất lỏng gấp 15-25 lần so với không khí. Với sự gia tăng mật độ nhiệt, làm mát bằng chất lỏng dự kiến ​​sẽ thay thế làm mát bằng không khí để đạt được khả năng tản nhiệt hiệu quả hơn. Theo sách trắng của Intel "Thực hành đổi mới cho trung tâm dữ liệu xanh - Tham khảo thiết kế hệ thống làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh", các trung tâm dữ liệu sử dụng làm mát bằng không khí thường có thể giải quyết vấn đề làm mát tủ trong phạm vi 12kW, với công suất tủ vượt quá 15kW. So với các trung tâm dữ liệu làm mát bằng không khí hiện có, công suất tản nhiệt luồng không khí đã đạt đến mức trần và công nghệ làm mát bằng chất lỏng, là công nghệ có khả năng tản nhiệt mạnh hơn, có thể hỗ trợ mật độ năng lượng cao hơn.

Các giải pháp tản nhiệt cấp chip hiện nay chủ yếu bao gồm công nghệ làm mát bằng chất lỏng, công nghệ tản nhiệt lưu trữ thay đổi pha, công nghệ làm mát bay hơi, v.v. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng là một trong những giải pháp tản nhiệt cấp chip quan trọng và được kỳ vọng sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong tương lai . Trong công nghệ làm mát bằng chất lỏng, nó bao gồm tấm lạnh, ngâm, phun, v.v. Hiện nay, sự phát triển của tấm lạnh và loại ngâm tương đối trưởng thành so với loại phun.

Được thúc đẩy bởi AIGC, sự phát triển trong tương lai của máy chủ AI tiếp tục lạc quan. Theo dữ liệu của IDC, quy mô thị trường máy chủ AI toàn cầu trong 2{14}}21 là 15,6 tỷ đô la Mỹ và dự kiến ​​thị trường máy chủ thông minh AI toàn cầu sẽ đạt 31,8 tỷ đô la Mỹ vào năm 2025, với CAGR là 19,5 phần trăm ; Năm 2021, quy mô thị trường máy chủ AI của Trung Quốc đạt 35 tỷ RMB và dự kiến ​​quy mô thị trường máy chủ AI của Trung Quốc sẽ đạt 70,2 tỷ RMB vào năm 2025, với tốc độ CAGR là 19,0%. AIGC dự kiến ​​​​sẽ đẩy nhanh hơn nữa sự phát triển của máy chủ AI.