เทคโนโลยีการกระจายความร้อนแบบเทอร์โมไซฟอนใน GPU

vvv ด้วยการพัฒนาการเรียนรู้เชิงลึก การจำลอง การออกแบบ BIM และแอปพลิเคชันอุตสาหกรรม AEC ในอุตสาหกรรมต่างๆ ภายใต้พรของเทคโนโลยี GPU เสมือนของเทคโนโลยี AI จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์พลังการประมวลผล GPU อันทรงพลัง ทั้งเซิร์ฟเวอร์ GPU และเวิร์กสเตชัน GPU มีแนวโน้มที่จะย่อส่วน ทำให้เป็นโมดูล และบูรณาการในระดับสูง ความหนาแน่นของการไหลของความร้อนมักจะสูงถึง 7-10 เท่าของอุปกรณ์เซิร์ฟเวอร์ GPU ระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิม เนื่องจากการติดตั้งโมดูลแบบรวมศูนย์ ทำให้มีกราฟิกการ์ด NVIDIA GPU จำนวนมากที่มีความร้อนจำนวนมาก ดังนั้นปัญหาการกระจายความร้อนจึงโดดเด่นมาก ในอดีตเทคโนโลยีการออกแบบการกระจายความร้อนที่ใช้กันทั่วไปไม่สามารถตอบสนองความต้องการของระบบใหม่ได้อีกต่อไป เซิร์ฟเวอร์ GPU ระบายความร้อนด้วยน้ำแบบดั้งเดิมหรือเซิร์ฟเวอร์ GPU ระบายความร้อนด้วยของเหลวไม่สามารถแยกออกจากการรองรับของพัดลมได้ วันนี้เราจะมาวิเคราะห์เทคโนโลยีการกระจายความร้อนแบบเทอร์โมซิฟอน

ปัจจุบันเทคโนโลยีการกระจายความร้อนของเทอร์โมไซฟอนในตลาดส่วนใหญ่ใช้หม้อน้ำคอลัมน์หรือแผ่นเป็นตัวร่างกาย ท่อความร้อนขนาดกลางถูกแทรกเข้าไปในด้านล่างของหม้อน้ำ สารทำงานจะถูกฉีดเข้าไปในเปลือก และสร้างสภาพแวดล้อมสูญญากาศ . นี่คือท่อความร้อนแรงโน้มถ่วงอุณหภูมิปกติ กระบวนการทำงานมีดังนี้: ที่ด้านล่างของหม้อน้ำ ระบบทำความร้อนจะทำความร้อนสารทำงานในเปลือกผ่านท่อตัวกลางความร้อน ภายในช่วงอุณหภูมิการทำงาน สารทำงานจะเดือด และไอน้ำจะเพิ่มขึ้นไปที่ส่วนบนของหม้อน้ำเพื่อควบแน่นและปล่อยความร้อน และคอนเดนเสทจะไหลไปตามผนังด้านในของหม้อน้ำ การไหลย้อนกลับไปยังส่วนทำความร้อนจะถูกทำให้ร้อนและระเหยอีกครั้ง และความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากแหล่งความร้อนไปยังแผงระบายความร้อนผ่านการเปลี่ยนเฟสวงจรอย่างต่อเนื่องของของไหลทำงานเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการทำความร้อนและการทำความร้อน

การประยุกต์ใช้การกระจายความร้อนด้วยเทอร์โมไซฟอนบนเวิร์กสเตชัน GPU:

ตัวระบายความร้อนซีพียูแต่ละเจเนอเรชันจะก้าวไปสู่ขีดจำกัดของประสิทธิภาพทางทฤษฎีร่วมสมัยทีละขั้นตอนอย่างไร จากแผงระบายความร้อนอลูมิเนียมดั้งเดิมที่สุดจนถึงปัจจุบัน เป็นทางเลือกที่ดี คุณอาจคิดว่าเนื่องจากครีบขนาดเล็กบางตัวใช้งานง่ายมาก ครีบที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จะดีกว่าไหม? อย่างไรก็ตามผลลัพธ์กลับไม่เป็นเช่นนั้น ยิ่งครีบอยู่ห่างจากแหล่งความร้อนมากเท่าไร อุณหภูมิของครีบก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงอุณหภูมิของอากาศโดยรอบไม่ว่าจะทำครีบนานแค่ไหนก็ตามการถ่ายเทความร้อนจะไม่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

เมื่อการใช้พลังงานประมวลผล GPU สมัยใหม่เข้าสู่ช่วง 75 ถึง 350 วัตต์หรือสูงกว่านั้น วิศวกรออกแบบการระบายความร้อนจึงหันมาพัฒนาวิธีการกระจายความร้อนแบบใหม่ ท่อความร้อนไม่ได้เพิ่มความสามารถในการกระจายความร้อนของหม้อน้ำ หน้าที่ของมันคือการใช้การนำความร้อนและการพาความร้อนในเวลาเดียวกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่สูงกว่าตัวโลหะมาก

ในช่วงต้นปี 1937 เทคโนโลยีเทอร์โมซิฟอนก็ปรากฏขึ้น ในระหว่างการทำงานปกติ ของเหลวภายในท่อความร้อนจะเดือด และไอน้ำจะไปถึงจุดสิ้นสุดการควบแน่นผ่านห้องอบไอน้ำ จากนั้นไอน้ำจะกลับคืนสู่ของเหลวแล้วกลับสู่แหล่งความร้อนผ่านแกนท่อ แกนของท่อมักจะอยู่ในโลหะเผาผนึก อย่างไรก็ตามหากท่อความร้อนดูดซับความร้อนมากเกินไป จะเกิดปรากฏการณ์ "ท่อความร้อนแห้ง" ของเหลวไม่เพียงแต่กลายเป็นไอน้ำในห้องอบไอน้ำเท่านั้น แต่ยังกลายเป็นไอน้ำในแกนท่อด้วย ซึ่งป้องกันไม่ให้เปลี่ยนกลับไปเป็นของเหลวเพื่อกลับไปยังแหล่งความร้อน ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานความร้อนของท่อความร้อนอย่างมาก

ตอนนี้ไฮไลท์ของเรากำลังจะมา - เทอร์โมไซฟอน การกระจายความร้อนของเทอร์โมไซฟอนไม่เหมือนท่อความร้อนซึ่งใช้แกนท่อเพื่อนำของเหลวกลับมาสู่จุดสิ้นสุดการระเหยแต่ใช้แรงโน้มถ่วงประกอบกับการออกแบบอันชาญฉลาดบางประการให้เกิดการไหลเวียนและใช้กระบวนการระเหยของของเหลวเป็นปั๊มน้ำ . นี่ไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่ แต่เป็นเรื่องปกติมากในงานอุตสาหกรรมที่มีการปล่อยความร้อนสูง

โดยทั่วไปแล้ว สารทำความเย็นภายใน GPU จะเดือด ไหลขึ้นสู่ด้านควบแน่นด้านใน เปลี่ยนกลับเป็นของเหลวและกลับสู่ด้านระเหย มีข้อดีที่สำคัญสองประการในทางทฤษฎี:

1. หลีกเลี่ยงท่อความร้อนไม่ให้แห้ง และสามารถใช้ในการโอเวอร์คล็อกชิปประสิทธิภาพสูงพิเศษได้

2. เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ปั๊มน้ำ ความน่าเชื่อถือจึงดีกว่าระบบระบายความร้อนด้วยน้ำแบบเดิม

จุดที่สำคัญที่สุดของการกระจายความร้อนแบบเทอร์โมซิฟอนคือความหนาของมันจะลดลงจากแบบเดิม 103 มม. เหลือเพียง 30 มม. (ลดลงเหลือน้อยกว่าหนึ่งในสาม) และรูปร่างมีขนาดค่อนข้างเล็กและจะไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน เพื่ออำนวยความสะดวกในการประมวลผลอุปกรณ์กระจายความร้อนแบบเทอร์โมไซฟอน ผู้ผลิตส่วนใหญ่จึงใช้วัสดุอลูมิเนียมในปัจจุบัน นอกจากนี้ยังใช้ทองแดง และอุณหภูมิอาจลดลง 5-10 องศา เฉพาะสำหรับเซิร์ฟเวอร์ GPU ที่สร้างความร้อนมากขึ้น