ทองแดงหรืออลูมิเนียม ซึ่งดีกว่าสำหรับน้ำยาหล่อเย็นด้วยของเหลว

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาต่างๆ เช่น การเรียนรู้เชิงลึกและโมเดลภาษาขนาดใหญ่ ความต้องการพลังการประมวลผลจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก โมเดล AI ในปัจจุบัน เช่น GPT-4o มีพารามิเตอร์นับหมื่นหรือพันล้านและต้องการทรัพยากรการประมวลผลจำนวนมหาศาลสำหรับการฝึกอบรม การฝึกโมเดลเหล่านี้ต้องใช้คลัสเตอร์ GPU หรือ TPU จำนวนมาก ซึ่งสร้างความร้อนจำนวนมากเมื่อทำงานที่โหลดเต็ม นอกจากนี้ เพื่อให้ตอบสนองแบบเรียลไทม์ในแอปพลิเคชัน ระบบ AI จำนวนมากจำเป็นต้องดำเนินการอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไประบบเหล่านี้จะถูกนำไปใช้ในศูนย์ข้อมูลหรืออุปกรณ์ประมวลผลที่ขอบ ซึ่งต้องเผชิญกับความท้าทายด้านการใช้พลังงานและการระบายความร้อนสูง

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีชิปและการเติบโตอย่างรวดเร็วของพลังการประมวลผลของเซิร์ฟเวอร์ การสร้างศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีความหนาแน่นสูงและใช้พลังงานสูงจึงกลายเป็นตัวเลือกที่จำเป็นในการสร้างสมดุลของพลังการประมวลผลและกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม ระบบทำความเย็นเป็นหนึ่งในโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในศูนย์ข้อมูล ในการปฏิบัติงานของศูนย์ข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูง การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิมต้องเผชิญกับปัญหาการกระจายความร้อนไม่เพียงพอและการใช้พลังงานอย่างร้ายแรง เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวกลายเป็นทางออกที่ดีที่สุดในการลด PUE ในศูนย์ข้อมูล โดยมีความได้เปรียบทางเศรษฐกิจมากกว่าที่ 15kW/ตู้ขึ้นไป

เทคโนโลยีแผ่นทำความเย็นด้วยของเหลวเป็นโซลูชั่นระบายความร้อนที่ถ่ายเทความร้อนของส่วนประกอบทางอ้อมไปยังของเหลวทำความเย็นที่อยู่ในท่อหมุนเวียนผ่านแผ่นเย็น (ช่องปิดที่ประกอบด้วยโลหะที่มีค่าการนำความร้อนสูง เช่น ทองแดงและอลูมิเนียม) จากนั้นใช้การทำความเย็น ของเหลวเพื่อขจัดความร้อน

Liquid Cold Plate เป็นวิธีระบายความร้อนด้วยของเหลวที่ใช้เร็วที่สุด โดยมีอายุการใช้งานสูงและราคาค่อนข้างต่ำ จากข้อมูลการวิจัย การทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแผ่นเย็นคิดเป็น 90% ของส่วนแบ่งการตลาดในจีน การระบายความร้อนด้วยของเหลวของแผ่นเย็นทำได้โดยการยึดแผ่นความเย็นเข้ากับองค์ประกอบความร้อนอย่างแน่นหนา โดยถ่ายเทความร้อนจากองค์ประกอบความร้อนไปยังของเหลวทำความเย็นในแผ่นเย็น มันเรียบง่าย หยาบ แต่มีประสิทธิภาพ อัตราการรุกของเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวในศูนย์ข้อมูลคาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 5% ถึง 8% ในปี 2565 โดยระบบระบายความร้อนด้วยอากาศยังคงมีส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 90%

ค่าการนำความร้อนของทองแดงอยู่ที่ประมาณ 400 W/mK และค่าการนำความร้อนของอะลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 235 W/mK ค่าการนำความร้อนของทองแดงสูงกว่าอลูมิเนียมมาก ดังนั้นแผ่นเย็นที่เป็นทองแดงในทางทฤษฎีสามารถถ่ายเทความร้อนที่สร้างโดยเซิร์ฟเวอร์ไปยังสารหล่อเย็นได้รวดเร็วยิ่งขึ้นในทางทฤษฎี จึงทำให้การกระจายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น แม้ว่าค่าการนำความร้อนของอะลูมิเนียมจะไม่ดีเท่ากับทองแดง แต่ค่าการนำความร้อนของอะลูมิเนียมนั้นค่อนข้างสูง ซึ่งเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการการกระจายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวส่วนใหญ่

ความหนาแน่นของทองแดงค่อนข้างสูงประมาณ 8.96 g/cm ³ ซึ่งทำให้แผ่นเย็นทองแดงค่อนข้างหนัก นี่อาจทำให้เกิดความท้าทายต่อการออกแบบโครงสร้างและการติดตั้งเซิร์ฟเวอร์ อลูมิเนียมมีความหนาแน่นต่ำกว่าประมาณ 2.70 กรัม/ซม. ³ ซึ่งเบากว่าทองแดงมาก ดังนั้นแผ่นความเย็นอะลูมิเนียมจึงมีข้อได้เปรียบในด้านน้ำหนักอย่างมาก อลูมิเนียมที่มีความหนาแน่นต่ำทำให้แผ่นอลูมิเนียมเย็นมีน้ำหนักเบาขึ้น สิ่งนี้ไม่เพียงแต่เป็นประโยชน์ต่อการลดน้ำหนักโดยรวมของเซิร์ฟเวอร์เท่านั้น แต่ยังอาจปรับปรุงความแข็งแกร่งของโครงสร้างของเซิร์ฟเวอร์ในระดับหนึ่งอีกด้วย นอกจากนี้ วัสดุอะลูมิเนียมยังเบากว่า ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการลดน้ำหนักโดยรวมของเซิร์ฟเวอร์ และลดต้นทุนการขนส่งและการติดตั้ง

แผ่นเย็นทองแดงและอลูมิเนียมมีข้อดีและข้อเสียในการใช้เซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวในตัวเอง ในสถานการณ์ที่ความต้องการความร้อนสูงและต้นทุนไม่ใช่ประเด็นหลักที่ต้องพิจารณา แผ่นทองแดงเย็นอาจเหมาะสมกว่า ในการแสวงหาความคุ้มค่าและน้ำหนักเบา แผ่นเย็นอะลูมิเนียมอาจมีข้อได้เปรียบมากกว่า การเลือกเฉพาะจะต้องได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุมโดยอิงตามข้อกำหนดและข้อจำกัดของสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ หากเราสามารถมีความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับสถานการณ์เฉพาะ เช่น ปริมาณความร้อน งบประมาณ ข้อจำกัดด้านน้ำหนัก ฯลฯ ในสถานการณ์การใช้งาน ก็จะช่วยให้เราตัดสินใจเลือกได้แม่นยำมากขึ้น