Πως οι επεξεργαστές ΤΝ και τα HPC αλλάζουν τις πρακτικές θερμικής διαχείρισης

Καθώς ο νόμος του Moore,  δηλαδή η τάση της εκθετικής αύξησης της πυκνότητας των τρανζίστορ στα ολοκληρωμένα κυκλώματα, έχει επιβραδυνθεί, οι κατασκευαστές τσιπ έχουν καταφύγει στη συμπίεση περισσότερων τρανζίστορ σε μικρότερους χώρους για να επιτύχουν συνεχείς βελτιώσεις των επιδόσεων. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη ολοένα και πιο ισχυρών και ενεργειακά αποδοτικών τσιπ. Ωστόσο, αυτό σημαίνει επίσης ότι τα τσιπ παράγουν περισσότερη θερμότητα, γεγονός που αποτελεί σημαντική πρόκληση για τα συστήματα ψύξης.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι αερόψυξης, οι οποίες βασίζονται σε ανεμιστήρες για την κυκλοφορία του αέρα γύρω από τα τσιπ και την απαγωγή της θερμότητας, καθίστανται όλο και πιο αναποτελεσματικές στην αντιμετώπιση της υψηλής παραγωγής θερμότητας των σύγχρονων τσιπ τεχνητής νοημοσύνης και HPC. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αυξανόμενη πυκνότητα ισχύος αυτών των τσιπ καθιστά δύσκολο για τον αέρα να απομακρύνει αποτελεσματικά τη θερμότητα από τα πυκνά στοιβαγμένα εξαρτήματα.

Η υδρόψυξη προσφέρει μια πιο αποτελεσματική και κλιμακούμενη λύση για την ψύξη των τσιπ AI και HPC που απαιτούν μεγάλη ισχύ. Το υγρό μπορεί να μεταφέρει τη θερμότητα πολύ πιο αποτελεσματικά από τον αέρα, επιτρέποντας πιο πυκνά συσκευασμένα συστήματα και υψηλότερες επιδόσεις. Επιπλέον, τα συστήματα υγρής ψύξης είναι γενικά πιο αθόρυβα και μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας μειώνοντας την ανάγκη για ανεμιστήρες.

Η υδρόψυξη κερδίζει ταχύτατα έδαφος στην αγορά της τεχνητής νοημοσύνης και του HPC. Πολλοί κορυφαίοι κατασκευαστές τσιπ, συμπεριλαμβανομένων των NVIDIA, AMD και Intel, αναπτύσσουν συστήματα με υδρόψυξη για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις αυτών των ενεργοβόρων εφαρμογών. Επιπλέον, τα κέντρα δεδομένων και άλλα υπολογιστικά περιβάλλοντα υιοθετούν ολοένα και περισσότερο την υδρόψυξη για την υποστήριξη του αυξανόμενου αριθμού συστημάτων υψηλών επιδόσεων.

Το σύμπλεγμα DGX GH200 της NVIDIA είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα της ισχύος της υγρής ψύξης στην τεχνητή νοημοσύνη και το HPC. Το σύστημα συγκεντρώνει 256 κόμβους 2U, καθένας από τους οποίους είναι εξοπλισμένος με έναν επιταχυντή GH200, σε ένα μόνο rack. Αυτή η πυκνά στοιβαγμένη διαμόρφωση παράγει σημαντική ποσότητα θερμότητας, καθιστώντας την υδρόψυξη απαραίτητη για τη διατήρηση της μέγιστης απόδοσης.

Η AMD και η Intel βρίσκονται επίσης στην πρώτη γραμμή της ώθησης των ορίων της ισχύος των τσιπ και της εξερεύνησης νέων λύσεων ψύξης για να συμβαδίσουν με τη ζήτηση. Οι πιο πρόσφατοι επιταχυντές Instinct της AMD μπορούν να φτάσουν σε ισχύ έως 760 W, ενώ η APU MI300A μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να λειτουργεί στα 760 W σε συστήματα που έχουν ρυθμιστεί για HPC. Η Intel αναπτύσσει επίσης καινοτόμες μεθόδους ψύξης, όπως η χρήση τεχνολογίας ψύξης δύο φάσεων με άντληση για τον επιταχυντή τεχνητής νοημοσύνης Guadi3.

Καθώς η ισχύς των τσιπ συνεχίζει να αυξάνεται, η ψύξη με υγρά είναι έτοιμη να γίνει η κυρίαρχη λύση ψύξης για συστήματα AI και HPC. Η ικανότητά της να διαχειρίζεται υψηλές πυκνότητες θερμότητας, να διατηρεί αθόρυβη λειτουργία και να μειώνει την κατανάλωση ενέργειας την καθιστά ιδανική επιλογή για αυτές τις απαιτητικές εφαρμογές. Το μέλλον της ψύξης τσιπ είναι σαφώς η ψύξη με υγρό, διασφαλίζοντας ότι αυτά τα ισχυρά συστήματα μπορούν να λειτουργούν στο μέγιστο των δυνατοτήτων τους χωρίς υπερθέρμανση ή συμβιβασμούς στην απόδοση.