I. Nestejäähdytys on siirtynyt "valinnaisesta" "olennaiseen"

 

1. Tietojenkäsittelytehon ja optisten moduulien kysynnän kasvu

Tekoälyn (AI) nopeasti kehittyvässä maisemassa laskentatehon kysyntä on saavuttanut ennennäkemättömät korkeudet. Suurten mallien ilmaantuminen, kuten OpenAI:n ChatGPT:ssä, on luonut merkittävän aukon tarvittavaan laskentatehoon. OpenAI raportoi, että mallien laskentatehon kasvuvauhti ylittää tekoälylaitteiston kehityksen huikean kymmenkertaisesti. Kun suuret mallit laajenevat biljooniin parametreihin, tarve parantaa tekoälyn harjoitussirujen suorituskykyä on tullut kriittiseksi, mikä lisää odotuksia nopeampaan tiedonsiirtoon.

 

Tämä tietojenkäsittelyn mittakaavan eksponentiaalinen kasvu on tehnyt palvelinkeskusten yhteenliitettävyydestä keskeisen kysymyksen. Tekoälykoulutuksen edetessä yhden kortin/palvelimen tietojenkäsittelyn rajoitukset ovat käymässä ilmi. Sirujen välinen yhteenliitettävyys on noussut prioriteetiksi, mikä vaatii tehokkaita ja nopeita optisia moduuleja nopean tiedonvaihdon helpottamiseksi. Näin ollen nopeiden optisten moduulien käyttöönotto on välttämätöntä yhteenliitettävyyden tehokkuuden parantamiseksi, etenkin kun datakeskukset päivittävät laskentatehoarkkitehtuuriaan.

 

▲ Optiset moduulit mahdollistavat nopean tiedonsiirron datakeskuksissa

2. Nestejäähdytyksen käännekohta

Nestejäähdytyksestä on tulossa seuraava kriittinen elementti tekoälyinfrastruktuurissa optisten moduulien kehityksen rinnalla. Kun elektroniikkatuotteet kehittyvät jatkuvasti, tehokkaiden jäähdytysjärjestelmien tarve on kiistaton. Aivan kuten optisten moduulien liikerata muuttui ylellisyydestä välttämättömyyteen, nestejäähdytystekniikka seuraa perässä.

 

Historiallisesti jäähdytysratkaisut ovat kehittyneet passiivisista menetelmistä, kuten luonnollisesta ilmajäähdytyksestä ja jäähdytyselementeistä, edistyneempiin teknologioihin, mukaan lukien ilmastointi ja lopuksi nestejäähdytys. Tämä muutos heijastaa laajempaa suuntausta elektroniikkasektorilla, jossa lämmönhallinta on ensiarvoisen tärkeää komponenttien optimaalisen suorituskyvyn ja pitkäikäisyyden varmistamiseksi.

 

3. Miksi nestejäähdytys on nyt välttämätöntä?

Chips

Ympäristön lämpötilan vaikutus puolijohdesiruihin on kriittinen. Korkeat lämpötilat voivat heikentää merkittävästi elektronisten komponenttien suorituskykyä ja käyttöikää. Korkeat lämpöympäristöt johtavat materiaalien, kuten kondensaattoreiden ja vastusten, lämpölaajenemiseen, mikä voi aiheuttaa mekaanisia vikoja ja haitata normaalia toimintaa. ANJIE:n raporttien mukaan perinteinen ilmajäähdytys pystyy hallitsemaan vain 800 W:n lämmönpoistoa, kynnyksen, jonka useat NVIDIA-tuotteet ylittävät.

 

Palvelinkeskukset

Ilmajäähdytteiset palvelinkeskukset tukevat tyypillisesti 8-10 kW:n tiheyttä kaappia kohden. Koska tekoälyklusterin laskentatehon ennustetaan kuitenkin saavuttavan 20-50 kW kaappia kohden vuoteen 2025 mennessä, ilmajäähdytyksen rajoitukset käyvät selvästi ilmi. Kasvava tehotiheys vaatii tehokkaampia jäähdytysmenetelmiä, joissa nestejäähdytys on parempi vaihtoehto.

 

▲ Suuritiheyksinen AI-palvelinkeskus, jossa käytetään nestejäähdytystekniikoita

 

 

II. Nestejäähdytyskäytännöt Ruiskuta "stimulanttia" markkinoille

 

PUE (Power Usage Effectiveness) toimii keskeisenä mittarina palvelinkeskusten energiatehokkuuden arvioinnissa. Alempi PUE tarkoittaa vihreämpää ja tehokkaampaa palvelinkeskusta, koska se heijastaa laitoksen kokonaisenergian suhdetta pelkästään IT-kuormien kuluttamaan energiaan. Tyypillisissä konesaleissa IT-laitteiden osuus energiankulutuksesta on noin 50 % ja jäähdytysjärjestelmien osuus noin 35 %.

 

Nestejäähdytystekniikoilla on yleensä huomattavasti alhaisemmat PUE-arvot verrattuna perinteiseen ilmajäähdytykseen. Esimerkiksi vaikka perinteinen ilmajäähdytys säilyttää PUE:n noin 1,3:ssa, nestejäähdytysmenetelmät voivat laskea tämän arvoon 1,05–1,2 käytetystä tekniikasta riippuen.

 

▲ PUE-vertailu ilmajäähdytys- ja nestejäähdytystekniikoiden välillä

 

 

III. Vertivin strateginen kasvu nestejäähdytyksellä

 

Vertiv on edistynyt merkittävästi nestejäähdytysominaisuuksiensa parantamisessa ostamalla CoolTeran. Tämä brittiläinen yritys on erikoistunut nestejäähdytysinfrastruktuuriin ja on tehnyt Vertivin kanssa yhteistyötä useiden vuosien ajan useissa datakeskus- ja supertietokoneprojekteissa. Tämän yrityskaupan odotetaan vahvistavan Vertivin asemaa lämmönhallintamarkkinoilla, jolloin se pystyy tarjoamaan vankempia ratkaisuja, jotka on räätälöity datakeskusten muuttuviin tarpeisiin.

 

 

IV. Nestejäähdytyksen ydinarvoketju

1. Nestejäähdytyksen ymmärtäminen

Nestejäähdytyksellä tarkoitetaan menetelmiä, joita käytetään ylläpitämään tietokonejärjestelmien optimaalisia käyttölämpötiloja. Hyödyntämällä nesteiden suurta ominaislämpökapasiteettia tämä tekniikka siirtää tehokkaasti sisäisten komponenttien tuottaman lämmön ulkoympäristöön. Nestejäähdytysjärjestelmät voidaan luokitella suoraan ja epäsuoraan jäähdytystekniikkaan. Epäsuora jäähdytys, kuten kylmälevyjärjestelmät, varmistaa, että jäähdytysneste ei koske suoraan kuumennettuihin komponentteihin, kun taas suorajäähdytysmenetelmiin kuuluu upotusjäähdytys, jossa jäähdytysväliaine on suoraan vuorovaikutuksessa kuumennettujen komponenttien kanssa.

 

2. Nestejäähdytysteollisuuden ekosysteemi: Cold Plate Systems

Nestejäähdytysteollisuus koostuu erilaisista komponenteista ja järjestelmistä, mukaan lukien:

• RCM (kylmäaineen syöttö- ja palautus) -yksiköt:Nämä yksiköt hallitsevat kylmäaineen jakelua ja keräämistä nestejäähdytyskaapeissa.
• Jäähdytysjakeluyksiköt (CDU:t):CDU:t helpottavat kylmälevykomponentteihin tulevien kylmäaineiden erottamista jäähdytysvedestä kylmän lähteen puolella.
• LCM:t (nestekiertomoduulit):Nämä moduulit hallitsevat kylmäaineiden kuljetusta ja palautusta koko jäähdytysjärjestelmässä.

 

Käytetyt kylmäaineet voivat vaihdella, ja vaihtoehtoja ovat deionisoitu vesi ja glykolipohjaiset liuokset, jotka molemmat edistävät tehokasta lämmönsiirtoa.

 

▲ Yleiskatsaus palvelinkeskusten nestejäähdytysekosysteemiin

 

 

V. Edunsaajayritysten tunnistaminen nestejäähdytyksen toimitusketjussa

1. Edunsaajayritykset: Palvelimen sisäiset komponentit

Nestejäähdytyksen toimitusketju voidaan jakaa kolmeen pääluokkaan: sisäiset palvelinkomponentit, nestejäähdytyksen rakentaminen ja nestejäähdytysinfrastruktuurin tarjoajat. Sisäisiä komponentteja ovat kylmälevyjärjestelmät ja pikakatkaisut, jotka ovat elintärkeitä tehostettujen AI-sirujen suorituskyvyn parantamiseksi. Yritykset, kuten Huawei ja NVIDIA, ovat keskeisiä toimijoita tällä alalla.

 

2. Nestejäähdytyksen rakenne

Nestejäähdytysrakenne kattaa koko ketjun ratkaisutoimittajat ja palvelinvalmistajat. Täyden ketjun toimittajat, kuten Vertiv, toimittavat kattavia ratkaisuja, mutta eivät välttämättä toimita palvelimia suoraan, mikä edellyttää yhteistyötä siruvalmistajien kanssa.

 

3. IDC:n rakentaminen

IDC-valmistajat vastaavat konesalien rakentamisesta ja asiakkaiden tarpeisiin räätälöityjen nestejäähdytysratkaisujen kehittämisestä. Nämä valmistajat integroivat enenevässä määrin nestejäähdytysteknologiaa suunnitelmiinsa optimoidakseen suorituskykyä.

 

4. Infrastruktuurin tarjoajat

Infrastruktuurin tarjoajat tarjoavat erityisiä nestejäähdytyskomponentteja, kuten CDU:ita ja LCM:itä. Näiden teknologioiden kysynnän kasvaessa näiden tuotteiden sekä volyymien että hintojen odotetaan kasvavan, mikä heijastaa nestejäähdytyksen kasvavaa merkitystä datakeskusten suunnittelussa.

 

 

Johtopäätös

 

Siirtyminen ilmajäähdytyksestä nestejäähdytykseen AI-infrastruktuureissa ei ole vain trendi, vaan olennainen kehitys, jota ohjaavat kasvavat laskentavaatimukset. Suurten mallien yleistyessä ja tehokkaan lämmönhallinnan välttämättömyyden vuoksi nestejäähdytysteknologiat ovat keskeisessä asemassa datakeskusten tulevaisuudessa. Vertivin kaltaisten yritysten tehostaessa kykyään strategisilla yritysostoilla ja kumppanuuksilla, nestejäähdytysmarkkinat ovat valmiita merkittävään kasvuun. Tämä siirtymä edistää viime kädessä tehokkaampia, kestävämpiä ja tehokkaampia laskentaympäristöjä.