เทคโนโลยีและแนวโน้มตลาดของการระบายความร้อนด้วย AI

เนื่องจากความต้องการพลังการประมวลผล AI เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ประสิทธิภาพและการใช้พลังงานของชิป AI จึงได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญพร้อมกัน ขีดจำกัดสูงสุดของการใช้พลังงานสำหรับการระบายความร้อนระดับชิประบายความร้อนด้วยอากาศคือประมาณ 800W และความคุ้มค่าจะลดลงเมื่อชิประบายความร้อนด้วยอากาศถึงขีดจำกัดพลังงาน จำเป็นต้องมีโซลูชั่นระบายความร้อนที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อรักษาการทำงานปกติของอุปกรณ์

หากเราเพียงแต่มุ่งมั่นในการปรับปรุงเทคโนโลยีวิศวกรรมการกระจายความร้อน และทำการปรับเปลี่ยนหรือเพิ่มประสิทธิภาพเล็กน้อยตามแผนเดิม ความเร็วของความคืบหน้าและการอัพเกรดจะช้าลง และช่องว่างระหว่างความสามารถในการกระจายความร้อนที่ให้มากับความต้องการประสิทธิภาพสูงและ พลังการประมวลผลสูงจะมีขนาดใหญ่มากขึ้น ผ่านเทคโนโลยีระบายความร้อนที่สร้างสรรค์และก่อกวนเท่านั้น เราสามารถบรรลุขนาดพื้นฐานหรือการปรับปรุงความจุได้หลายเท่า และแก้ปัญหาช่องว่างที่เพิ่มขึ้นระหว่างอุปทานและอุปสงค์การระบายความร้อนประสิทธิภาพของชิปที่ต้องเผชิญกับเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม

ในแง่ของเทคโนโลยีระบายความร้อน โมดูลการกระจายความร้อนในปัจจุบันส่วนใหญ่ประกอบด้วยเทคโนโลยีระบายความร้อนแบบไฮบริดแบบแอคทีฟและพาสซีฟ ปัจจุบันโมดูลระบายความร้อนแบ่งออกเป็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศและระบายความร้อนด้วยของเหลว:
การระบายความร้อนด้วยอากาศเป็นกระบวนการของการใช้อากาศเป็นตัวกลางในการกระจายความร้อนผ่านวัสดุตัวกลาง เช่น วัสดุเชื่อมต่อความร้อน แผงระบายความร้อน (VC) หรือท่อความร้อน ผ่านการพาความร้อนระหว่างแผงระบายความร้อนหรือพัดลมกับอากาศ
การกระจายความร้อนในการทำความเย็นด้วยของเหลวทำได้โดยผ่านหรือการกระจายความร้อนแบบแช่ โดยส่วนใหญ่ผ่านการพาความร้อนด้วยของเหลวเพื่อทำให้ชิปเย็นลง อย่างไรก็ตาม เมื่อการสร้างความร้อนและปริมาตรของชิปเพิ่มขึ้นหรือลดลง การใช้พลังงานการออกแบบเชิงความร้อน (TDP) ของชิปจะเพิ่มขึ้น และการกระจายความร้อนในการระบายความร้อนด้วยอากาศจะค่อยๆ ไม่เพียงพอต่อการใช้งาน

และมีโซลูชั่นระบายความร้อนด้วยของเหลวหลัก 2 โซลูชั่นในตลาดปัจจุบัน โซลูชั่นระบายความร้อนด้วยของเหลวกระแสหลักวิธีแรกคือการไหลเวียนของน้ำ ซึ่งเข้าสู่ร่างกายผ่านปั๊มและท่อเพื่อนำพลังงานความร้อนออกไป อีกประเภทหนึ่งคือเทคโนโลยีการแช่ ซึ่งวางแหล่งความร้อน (เช่น ชิป) ในของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้าเพื่อนำพลังงานความร้อนออกไป ดังนั้น เพื่อที่จะปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของตู้เดียว โซลูชั่นระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในศูนย์ข้อมูลในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสองเส้นทางทางเทคนิค: Cold Plate และ Immersion
อดีตจะถ่ายโอนความร้อนของอุปกรณ์ทำความร้อนทางอ้อมไปยังของเหลวทำความเย็นที่อยู่ในท่อหมุนเวียนผ่านแผ่นเย็น หลังจะวางอุปกรณ์ทำความร้อนและแผงวงจรโดยรวมลงในของเหลวโดยตรง เมื่อเปรียบเทียบกับตัวกลางของอากาศ ของเหลวจะมีค่าการนำความร้อนสูงกว่า ความจุความร้อนจำเพาะที่ใหญ่กว่า และความสามารถในการดูดซับความร้อนที่แข็งแกร่งกว่า นอกจากนี้ การระบายความร้อนด้วยของเหลวยังมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในการทำงาน ค่าใช้จ่าย

เนื่องจากความต้องการพลังการประมวลผล AI เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การปรับปรุงพลังงานของ CPU/GPU ที่เกี่ยวข้องจึงแสดงแนวโน้มที่เร่งตัวขึ้น การกระจายความร้อน ซึ่งเป็นอุตสาหกรรมที่ก่อนหน้านี้ไม่ได้รับความสนใจมากนัก กำลังมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากการเติบโตอย่างรวดเร็วของข้อมูลและการประมวลผลที่เกิดจาก AI อัตราการซึมผ่านของการทำความเย็นด้วยของเหลวจะเพิ่มขึ้นจากน้อยกว่า 10% ในปัจจุบันเป็น 20% ภายในปี 2568