Analisis teknologi penyejukan cecair dan pelesapan haba dalam pusat data AI

AI Generatif dan pelbagai model besar membawakan kami pengalaman aplikasi serba baharu, dan juga menimbulkan permintaan yang lebih tinggi terhadap kuasa pengkomputeran. Bagi pengurus operasi pusat data, disebabkan peningkatan ketara dalam ketumpatan kuasa pelayan GPU, keperluan yang lebih tinggi diletakkan pada peralatan penyejukan dan teknologi pusat data. Oleh itu, di samping memberi tumpuan kepada kuasa pengkomputeran itu sendiri, mereka juga memberi lebih perhatian kepada pelbagai isu yang dibawa oleh penggunaan kuasa dan penyejukan pusat data.

Didorong oleh permintaan kukuh untuk kuasa pengkomputeran AI, bilangan pelayan GPU di pusat data telah meningkat dengan ketara, membawa kepada isu penggunaan kuasa yang semakin ketara. Kami tahu bahawa jumlah kuasa maksimum kabinet tunggal penyejuk udara di pusat data ialah 15kW. Dengan kadar rack up yang sama, pertumbuhan kuasa yang dibawa oleh pelayan GPU telah menghampiri had kabinet tunggal. Walau bagaimanapun, penggunaan kuasa GPU masih sentiasa meningkat. Dalam menghadapi penggunaan kuasa tinggi dan senario ketumpatan tinggi, penyejukan udara tradisional jelas tidak dapat memenuhi keperluan penggunaan tenaga dan pelesapan haba. Teknologi penyejukan cecair, dengan kecekapan tenaga ultra tinggi dan ketumpatan haba ultra tinggi, telah menjadi pilihan yang diperlukan untuk penyelesaian kawalan suhu di pusat pengkomputeran pintar.

Di pusat data penyejuk udara tradisional, penggunaan tenaga untuk penyejukan peralatan dan pelesapan haba adalah setinggi 40%, dan kecekapan pelesapan haba tidak tinggi. Disebabkan keterbatasannya, penyejukan udara konvensional di pusat data biasanya direka bentuk dengan ketumpatan kabinet tunggal 8-10kW. Oleh kerana kekonduksian terma teknologi penyejukan cecair adalah 25 kali ganda berbanding udara dan membawa hampir 3000 kali lebih haba daripada jumlah udara yang sama, ia boleh dengan mudah mencapai ketumpatan kabinet tunggal melebihi 30kW. Oleh itu, ia boleh menjimatkan banyak ruang, meningkatkan lagi ketumpatan penggunaan kabinet dalam satu pusat data, dan meningkatkan kadar penggunaan kawasan unit pusat data.
Walau bagaimanapun, pada masa ini tiada teknologi bersatu dan standard pembinaan dalam industri penyejukan cecair, dan berbanding dengan penyejukan penyejukan udara tradisional, kos pembinaan pusat data penyejukan cecair masih terlalu tinggi. Perkembangan pesat teknologi penyejukan cecair dan kekurangan teknologi bersatu dan piawaian pembinaan telah membawa cabaran besar kepada pengurusan dan penyelenggaraan kemudian.

Pada masa ini, teknologi penyejukan cecair utama termasuk teknologi penyejukan cecair tidak langsung yang diwakili oleh sistem penyejukan cecair plat sejuk dan teknologi penyejukan cecair langsung yang diwakili oleh sistem penyejukan cecair rendaman. Disebabkan oleh perbezaan dalam reka bentuk pelesapan haba antara kedua-duanya, terdapat juga perbezaan yang ketara dalam kecekapan pelesapan haba.

Teknologi pelesapan haba tidak langsung dicapai dengan menghubungi permukaan CPU, memori, GPU, cakera keras dan media lain seperti plat sejuk, menggunakan aliran penyejuk untuk membawa pergi haba. Selain plat sejuk dan media lain, teknologi penyejukan cecair tidak langsung juga termasuk komponen seperti penukar haba, saluran paip, pam, penyejuk dan sistem kawalan. Sistem penyejukan cecair plat sejuk telah menjadi penyelesaian utama untuk teknologi penyejukan cecair tidak langsung. Kelebihan utama teknologi penyejukan cecair tidak langsung ialah ia tidak memerlukan perubahan bentuk pelayan sedia ada, mempunyai kesukaran teknikal reka bentuk yang rendah, kesukaran penggunaan yang agak rendah, dan kesukaran yang agak rendah dalam pengurusan operasi dan penyelenggaraan kemudian. Di samping itu, disebabkan penggunaan larutan akueus etilena glikol sebagai medium penyejukan, kosnya lebih rendah.
Kelemahannya ialah kecekapan pelesapan haba agak rendah, dan disebabkan oleh bilangan komponen yang besar, kadar kegagalan adalah lebih tinggi. Pada masa ini, sistem penyejukan cecair plat sejuk telah menjadi penyelesaian pilihan untuk kebanyakan pusat data.

Teknologi penyejukan cecair langsung merujuk kepada sentuhan langsung antara CPU, GPU, papan induk, memori, dsb., dan penyejuk, yang mengalir terus melalui permukaan perkakasan untuk menyerap dan menghilangkan haba. Pada masa ini, teknologi penyejukan cecair langsung termasuk sistem penyejukan cecair rendaman dan sistem penyejukan cecair semburan. Bergantung kepada sama ada medium penyejukan mengalami perubahan fasa, ia boleh dibahagikan kepada rendaman fasa tunggal dan rendaman perubahan fasa.
Berbanding dengan teknologi pelesapan haba tidak langsung, teknologi penyejukan cecair langsung tidak mempunyai medium konduktif perantaraan antara cecair dan sumber haba, dan haba boleh dipindahkan lebih terus kepada cecair, menghasilkan kecekapan pelesapan haba yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, teknologi penyejukan cecair langsung adalah lebih sukar dan mahal untuk digunakan kerana keperluan untuk mereka bentuk semula dan mengubah keseluruhan pusat data. Pada masa ini, teknologi penyejukan cecair langsung digunakan terutamanya dalam senario yang memerlukan kecekapan pelesapan haba yang tinggi.

Pada masa ini, apabila sistem penyejukan cecair plat sejuk menjadi lebih matang, ia akan menjadi teknologi penyejukan cecair arus perdana yang memasuki pusat data terlebih dahulu. Kos, operasi dan penyelenggaraan, keselamatan dan isu-isu lain yang menjejaskan popularisasi teknologi penyejukan cecair plat sejuk juga akan diselesaikan dengan pembangunan teknologi dan penyeragaman.
Dengan perkembangan teknologi yang berterusan, sistem penyejukan cecair tenggelam juga akan digunakan secara meluas dalam pusat data baharu berketumpatan tinggi, meningkatkan lagi kecekapan pelesapan haba pusat data dan meningkatkan tahap kuasa pengkomputeran dengan ketara.