الذكاء الاصطناعي والتبريد الحراري

تعمل تطبيقات الذكاء الاصطناعي على تسريع تطور مراكز البيانات نحو الكثافة العالية. في مواجهة النمو الهائل في البيانات والحوسبة الناجم عن الذكاء الاصطناعي، ومع الندرة المتزايدة لموارد مراكز البيانات، خاصة في مدن المستوى الأول، لا يمكن تحقيق ذلك إلا من خلال تحسين قدرات الحوسبة والتخزين والنقل لكل وحدة مساحة في غرفة الكمبيوتر. تعظيم قيمة مركز البيانات. سيؤدي إدخال شرائح الذكاء الاصطناعي عالية الحوسبة إلى تسريع اتجاه تطور كثافة الطاقة العالية للخادم.

مع قيام ChatGPT بإشعال جولة جديدة من الحماس لتطبيقات الذكاء الاصطناعي، بدأت مراكز البيانات المحلية والأجنبية ومصنعي الأعمال السحابية في الترويج لبناء البنية التحتية للذكاء الاصطناعي، وتتزايد نسبة شحنات خادم الذكاء الاصطناعي في جميع الخوادم تدريجيًا. وفقًا لبيانات TrendForce، فإن حجم الشحن السنوي لخوادم الذكاء الاصطناعي المجهزة بوحدات GPGPU يمثل ما يقرب من 1 بالمائة من جميع الخوادم في عام 2022. وفي عام 2023، وبدعم تطبيقات الذكاء الاصطناعي مثل ChatGPT، من المتوقع أن يرتفع حجم شحن خوادم الذكاء الاصطناعي بنسبة 8 بالمئة على أساس سنوي. ومن عام 2022 إلى عام 2026، من المتوقع أن يصل حجم الشحن بمعدل نمو سنوي مركب إلى 10.8 بالمائة. تُستخدم وحدات معالجة الرسومات بشكل أساسي لخوادم الذكاء الاصطناعي، وخاصة Nvidia H100 وA100 وA800 (التي يتم شحنها بشكل أساسي إلى الصين)، بالإضافة إلى سلسلة AMD MI250 وMI250X، وتبلغ نسبة NVIDIA وAMD حوالي 8:2.

تأثير سرعة المروحة التي تتجاوز 4000r/min على المقاومة الحرارية محدود. وفقًا لـ CNKI، في نظام تبريد الهواء، تزيد سرعة المروحة من 1000 دورة/دقيقة إلى 4000 دورة/دقيقة، ويهيمن الحمل الحراري على تبديد حرارة الرقاقة. مع زيادة معدل التدفق، يزيد معامل نقل الحرارة بالحمل الحراري بشكل ملحوظ. تبريد الهواء يمكن أن يحسن بشكل فعال مشاكل تبديد حرارة الرقاقة. عندما تتجاوز سرعة المروحة 4000 دورة/دقيقة، يكون الانخفاض في مقاومة نقل الحرارة لطيفًا نسبيًا، وزيادة السرعة يمكن أن تؤدي فقط إلى تحسين نقل الحرارة مع الهواء، مما يؤدي إلى انخفاض تأثير تبديد الحرارة. التبريد السائل على مستوى الرقاقة هو اتجاه التطوير المستقبلي. تحت مساحة خادم تبلغ 2U، فإن 250 وات تقريبًا هو الحد الأقصى لتبريد الهواء وتبديد الحرارة؛ يمكن أن يصل تبريد الهواء فوق 4U إلى 400-600W؛ يتجاوز TDP لرقائق الذكاء الاصطناعي بشكل عام 400 واط، ويستخدم معظمها 4-8U. لقد وصل تبديد الحرارة التقليدي عن طريق تبريد الهواء إلى الحد الأقصى. التحكم في درجة حرارة الرقاقة مهم بشكل خاص للتشغيل المستقر والمستمر، مع درجة حرارة قصوى لا تتجاوز 85 درجة. يمكن أن تؤدي درجة الحرارة الزائدة إلى تلف الرقاقة. في حدود 70-80 درجة، تؤدي كل زيادة بمقدار 10 درجات في درجة حرارة مكون إلكتروني واحد إلى تقليل موثوقية النظام بنسبة 50 بالمائة. لذلك، في سياق زيادة الطاقة، سيتم ترقية نظام التبريد إلى مستوى التبريد السائل على مستوى الشريحة.

بالمقارنة مع تبريد الهواء، فإن التبريد السائل لا يمكنه تلبية متطلبات تبديد الحرارة للخزانات ذات كثافة الطاقة العالية فحسب، بل يحقق أيضًا انخفاض PUE وإخراج طاقة أعلى (GUE). بالمقارنة مع تبريد الهواء التقليدي، فإن PUE للتبريد السائل بلوحة باردة يبلغ بشكل عام 1.1x، مع GUE يزيد عن 75 بالمائة، في حين أن PUE للتبريد السائل المغمور يمكن أن يصل إلى 1.0x، مع GUE بأكثر من 80 بالمائة. يمكن أن يؤدي استخدام تقنية التبريد السائل في نفس الوقت إلى إزالة بعض أو حتى جميع مراوح معدات تكنولوجيا المعلومات (عادةً ما يتم حساب استهلاك طاقة المروحة أيضًا في استهلاك طاقة جهاز الخادم). بالنسبة للتبريد السائل المغمور، يمكن أن تؤدي إزالة مروحة الخادم إلى تقليل استهلاك طاقة الخادم بحوالي 4 بالمائة -15 بالمائة .

إن النضج الحالي لتكنولوجيا التبريد السائل بلوحة التبريد مرتفع نسبيًا، وهو سائد في مسار تكنولوجيا التبريد السائل. وبافتراض أن النسبة الحالية هي 80 بالمائة. في المستقبل، مع نضج تكنولوجيا التبريد السائل الغاطس، من المتوقع أن تزيد النسبة الإجمالية تدريجياً. استنادًا إلى الحسابات الشاملة، سيوفر التدريب والاستدلال على النماذج الكبيرة للذكاء الاصطناعي مساحة سوقية للتبريد السائل تبلغ 4 مليارات يوان صيني. ومع زيادة معايير النموذج وتعزيز الاستخدام، سيشهد سوق التبريد السائل معدل نمو سنوي مركب يبلغ 60 بالمائة على مدى السنوات الأربع المقبلة.

نعتقد أنه من المتوقع أن يؤدي نموذج الذكاء الاصطناعي الكبير إلى ترقية الطلب على طاقة الحوسبة، ودفع بناء مراكز الحوسبة الذكية والحوسبة الفائقة ذات كثافة الطاقة العالية، وتسريع إدخال المرافق الداعمة مثل أنظمة التبريد السائلة في السوق، وفي المستقبل ومع إنشاء مراكز بيانات جديدة وتحويل مراكز البيانات الحالية، من المتوقع أن يرتفع معدل الاختراق الإجمالي بسرعة. في الوقت الحاضر، لا تزال صناعة التبريد السائل في مراحلها الأولى من التطوير، وهي متفائلة بشأن الشركات المصنعة ذات التخطيط الرائد في التكنولوجيا والقدرة الإنتاجية.