النحاس أو الألومنيوم، أيهما أفضل لمحلول التبريد السائل
مع التطور السريع لتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، وخاصة في مجالات مثل التعلم العميق ونماذج اللغة واسعة النطاق، زاد الطلب على قوة الحوسبة بشكل كبير. تحتوي نماذج الذكاء الاصطناعي الحالية، مثل GPT-4o، على عشرات أو حتى مليارات المعلمات وتتطلب موارد حاسوبية هائلة للتدريب. يتطلب تدريب هذه النماذج عددًا كبيرًا من مجموعات GPU أو TPU، والتي تولد كمية كبيرة من الحرارة عند التشغيل بحمولة كاملة. بالإضافة إلى ذلك، من أجل توفير استجابة في الوقت الفعلي للتطبيقات، تتطلب العديد من أنظمة الذكاء الاصطناعي التشغيل المستمر. يتم نشر هذه الأنظمة عادةً في مراكز البيانات أو أجهزة الحوسبة الطرفية، والتي تواجه أيضًا تحديات عالية في استهلاك الطاقة والتبريد.
مع تقدم تكنولوجيا الرقائق والنمو السريع لقوة حوسبة الخادم، أصبح بناء مراكز بيانات كبيرة عالية الكثافة واستهلاك الطاقة العالية خيارًا ضروريًا لتحقيق التوازن بين قوة الحوسبة واللوائح البيئية. يعد نظام التبريد أحد البنى التحتية المهمة في مراكز البيانات. في تشغيل مركز البيانات عالي الكثافة، يواجه تبريد الهواء التقليدي مشكلات تتمثل في عدم كفاية تبديد الحرارة والاستهلاك الخطير للطاقة. أصبحت تقنية التبريد السائل الحل الأمثل لتقليل استهلاك الطاقة (PUE) في مراكز البيانات، مع المزيد من المزايا الاقتصادية عند 15 كيلو واط/كابينة وما فوق.
تقنية لوحة التبريد السائلة هي عبارة عن محلول حراري ينقل حرارة المكونات بشكل غير مباشر إلى سائل التبريد المحاط بخط أنابيب دائري من خلال لوحة باردة (تجويف مغلق يتكون من معادن عالية التوصيل الحراري مثل النحاس والألمنيوم)، ومن ثم يستخدم التبريد السائل ليأخذ الحرارة.
تعتبر لوحة التبريد السائلة من أقدم طرق التبريد السائلة المعتمدة، مع نضج عالي وسعر منخفض نسبيًا. وفقًا لبيانات البحث، يمثل التبريد السائل بألواح التبريد 90% من حصة السوق في الصين. يتم تحقيق التبريد السائل للوحة الباردة عن طريق تثبيت اللوحة الباردة بإحكام على عنصر التسخين، ونقل الحرارة من عنصر التسخين إلى سائل التبريد في اللوحة الباردة. إنها بسيطة وخشنة ولكنها فعالة. ومن المتوقع أن يصل معدل انتشار تكنولوجيا التبريد السائل في مراكز البيانات إلى حوالي 5% إلى 8% في عام 2022، مع استمرار تبريد الهواء في الاستحواذ على أكثر من 90% من حصة السوق.
تبلغ الموصلية الحرارية للنحاس حوالي 400 واط/م ك، والتوصيل الحراري للألمنيوم حوالي 235 واط/م ك. الموصلية الحرارية للنحاس أعلى بكثير من الألومنيوم. لذلك، يمكن للألواح الباردة النحاسية نظريًا نقل الحرارة الناتجة عن الخوادم بسرعة أكبر إلى المبرد، وبالتالي تحقيق تبديد حرارة أكثر كفاءة. على الرغم من أن الموصلية الحرارية للألمنيوم ليست جيدة مثل النحاس، إلا أن الموصلية الحرارية عالية نسبيًا، وهو ما يكفي لتلبية احتياجات تبديد الحرارة لمعظم الخوادم المبردة بالسوائل.
كثافة النحاس عالية نسبيًا، حوالي 8.96 جم/سم 3، مما يجعل لوحة النحاس الباردة ثقيلة نسبيًا. قد يشكل هذا تحديات معينة للتصميم الهيكلي وتركيب الخادم. يتمتع الألومنيوم بكثافة أقل تبلغ حوالي 2.70 جم/سم 3، وهي أخف بكثير من النحاس، لذلك تتمتع ألواح الألومنيوم الباردة بميزة كبيرة في الوزن. الكثافة المنخفضة للألمنيوم تجعل ألواح الألمنيوم الباردة أخف وزنا. وهذا ليس مفيدًا لتقليل الوزن الإجمالي للخادم فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى تحسين القوة الهيكلية للخادم إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك، فإن مادة الألومنيوم أخف وزنًا، وهو أمر مفيد لتقليل الوزن الإجمالي للخوادم وخفض تكاليف النقل والتركيب.
تتمتع الألواح الباردة المصنوعة من النحاس والألومنيوم بمزايا وعيوب خاصة بها في استخدام الخوادم المبردة بالسوائل. في الحالات التي تكون فيها المتطلبات الحرارية مرتفعة ولا تكون التكلفة هي الاعتبار الرئيسي، قد تكون ألواح التبريد النحاسية أكثر ملاءمة؛ في السعي لتحقيق فعالية التكلفة وخفة الوزن، قد تتمتع ألواح الألومنيوم الباردة بمزايا أكثر. يجب دراسة الاختيار المحدد بشكل شامل بناءً على متطلبات وقيود سيناريو التطبيق المحدد. إذا كان بإمكاننا الحصول على فهم تفصيلي لمواقف محددة مثل الحمل الحراري، والميزانية، وقيود الوزن، وما إلى ذلك في سيناريو التطبيق، فيمكن أن يساعدنا ذلك في اتخاذ خيارات أكثر دقة.
