KI baan die weg vir 'n nuwe era in die vloeibare verkoelingsbedryf

1. Verkoeling Tegnologie Vergelyking en Beginsels

Vloeistofverkoeling vs lugverkoeling
	Lugverkoeling	Vloeistofverkoeling
Hittewisselmedium	Air	Liquid
Aandryf komponente	Fan	Verwyder waaiers
Hitte-afvoervermoë	Algemene hitte-afvoervermoë	Goeie hitte-afvoer
Energiebesparing en verbruiksvermindering	PUE waarde minder as 2	PUE waarde binne 1.2
Geraas	Hoë geraas	Verwyder waaiers, lae geraas
Boukoste	Kaste kan slegs in lae digtheid gerangskik word, en die kaste beslaan 'n groot area van die rekenaarkamer, wat tradisionele presisie lugversorging en warm en koue kanaalontwerp vereis	Kan hoëdigtheid kabinetuitlegontwerp bring, die besette rekenaarkamerarea verminder, lae PUE beteken kleiner skaal van kragtoevoer, verspreiding en rugsteuninfrastruktuur
Terreinkeuse	Hoë vereistes vir omgewingsklimaat en kragfaktore	Nie beperk deur luggehalte, klimaat en energiebeleid nie, kan oor die hele wêreld gebruik word

1.1 Lugverkoelingstegnologie

Diagram van lugverkoelingstelselbeginsels

Lugverkoelingstegnologie is die hoofstroom verkoelingstegnologie in datasentrums. Die hitte-afvoerbeginsel van lugverkoelde verkoelers is om die hitte wat deur die hitte-genererende voorwerp gegenereer word na die hitte-opwekker met 'n groter hittekapasiteit en hitte-afvoer-area te lei deur die metaal-hitteafleider wat in noue kontak met die hitte-genererende voorwerp is ( vir rekenaars is dit die SVE, GPU en ander halfgeleierskyfies), en gebruik dan die waaier se afleidingseffek om die lug vinnig deur die hitte-afvoeroppervlak te laat beweeg, wat die hittekonveksie tussen die hitte sink en die lug, dit wil sê, gedwonge konveksie hitte-afvoer.

1.2 Vloeistofverkoelingstegnologie

Vergelyking van drie vloeibare verkoelingstegnologieë
	Koue plaat tipe	Tipe onderdompeling	Spuit tipe
Kos	Die koue plaat vereis baie spesifikasies, waarvan die meeste afsonderlik aangepas moet word, en die koste is relatief hoog	Gebruik meer koelmiddel, met medium koste	Deur ou bedieners en kaste te verander om nodige toestelle by te voeg, is die koste relatief laag
instandhouding	Uitstekend	swak	Medium
Ruimtebenutting	Hoogte	Medium	Hoogste
verenigbaarheid	Geen direkte kontak met die moederbord en chip module, die materiaal verenigbaarheid is sterk	Direkte kontak, swak materiaalversoenbaarheid	Direkte kontak, swak materiaalversoenbaarheid
Maklik om te installeer	Verander nie die oorspronklike vorm van die bediener nie en behou die bestaande bedienermoederbord, wat maklik is om te installeer	Verander die oorspronklike struktuur van die bediener moederbord, moet weer geïnstalleer word	Verander nie die oorspronklike vorm van die bediener moederbord nie, maklik om te installeer
recycleerbaar	Gebruik dubbelkringlussirkulasie om sekondêre gebruik van die koelmiddel te bewerkstellig en bedryfskoste te verminder	Sirkuleer deur buite-verkoelingstoestelle om bedryfskoste te verminder	Gebruik 'n sirkulasiepomp om hulpbronhergebruik te verkry en bedryfskoste te verminder

Vloeistofverkoelingstegnologieë sluit koueplaat-, onderdompel- en spuittipes in. Onder hulle het koueplaatvloeistofverkoelingstegnologie sterk toepassingsvoordele in onderhoubaarheid, ruimtebenutting en verenigbaarheid; maar in terme van koste, as gevolg van sy individueel pasgemaakte koueplaattoestel, is die koste van tegnologietoepassing relatief hoog. Spuitvloeistofverkoelingstegnologie verminder die konstruksiekoste van datasentruminfrastruktuur aansienlik deur ou bedieners en kaste te transformeer. In vergelyking met die ander twee tegnologieë, hoewel die onderdompelingstegnologie swakker onderhoubaarheid en versoenbaarheid het, het dit beter werkverrigting in ruimtebenutting en herwinbaarheid, wat die energieverbruik van datasentrums verminder.

Beginseldiagram van Koue Plaat Liquid Cooling System

Koueplaatvloeistofverkoeling is 'n nie-kontak vloeistofverkoelingstegnologie. Hierdie tegnologie dra indirek die hitte van die verhittingstoestel oor na die verkoelingsvloeistof wat in die sirkulasiepyplyn ingesluit is deur die vloeistofverkoelingsplaat (gewoonlik 'n geslote holte gemaak van hittegeleidende metale soos koper en aluminium), en neem die hitte weg deur die verkoeling vloeistof. Die koueplaatvloeistofverkoelingstelsel bestaan ​​hoofsaaklik uit 'n koeltoring, CDU, primêre en sekondêre kant vloeistofverkoelingspypleidings, verkoelingsmedium en vloeistofverkoelingskas; die vloeistofverkoelingskas bevat 'n vloeistofverkoelingsplaat, vloeistofverkoelingspypleidings in die toerusting, vloeistofverbindings en vloeistofverspreiders.

Koue plaat vloeistof verkoeling hitte-afvoer beginsel:
1.Die vloeibare verkoelingsplaat is aan die skyfie gebind;
2.Die hitte van die skyfietoerusting word deur hittegeleiding na die vloeibare verkoelingsplaat oorgedra, en die werkvloeistof gaan die koue plaat binne onder die aandrywing van die CDU-sirkulasiepomp, en absorbeer dan hitte in die vloeibare verkoelingsplaat deur verbeterde konveksie hitte-uitruiling .

Beginseldiagram van enkelfase dompelvloeistofverkoelingstelsel

Vloeistofverkoeling is 'n kontakvloeistofverkoelingstegnologie. Hierdie tegnologie gebruik koelmiddel as die hitte-oordragmedium, dompel die hittegenererende toestel heeltemal in die koelmiddel, en die hittegenererende toestel is in direkte kontak met die koelmiddel en voer hitte-uitruiling uit. Die buitekant van die onderdompelvloeistofverkoelingstelsel sluit 'n verkoelingtoring, 'n primêre sypypnetwerk en 'n primêre kantkoelmiddel in; die binnekant sluit 'n CDU, 'n onderdompelholte, IT-toerusting, 'n sekondêre sypypnetwerk en 'n sekondêre kantkoelmiddel in. Tydens gebruik is die IT-toerusting heeltemal ondergedompel in die sekondêre kant koelmiddel, dus die sekondêre kant sirkulerende koelmiddel moet 'n nie-geleidende vloeistof gebruik, soos minerale olie, silikoon olie, gefluoreerde vloeistof, ens. Volgens of die koelmiddel verander in fase tydens die hitte-uitruilproses, kan dit verdeel word in enkelfase dompelvloeistofverkoeling en tweefase dompelvloeistofverkoeling.

Onder hulle ondergaan die sekondêre sykoelmiddel van die enkelfase-dompelvloeistofverkoelingstegnologie as die hitte-oordragmedium slegs temperatuurveranderinge tydens die hitte-oordragproses, en daar is geen faseverandering nie. Die proses maak heeltemal staat op die sinvolle hitteverandering van die materiaal om hitte oor te dra.

Twee-fase onderdompeling vloeibare verkoelingstelsel

In tweefase-dompelvloeistofverkoeling ondergaan die sekondêre koelmiddel, wat as 'n hitte-oordragmedium dien, 'n faseverandering tydens die hitte-oordragproses, en dra hitte oor deur staat te maak op die latente hitteverandering van die stof. Die hitte-oordragpad is basies dieselfde as dié van enkelfase dompelvloeistofverkoeling. Die belangrikste verskil is dat die sekondêre koelmiddel net binne die onderdompelingsholte sirkuleer, en die bokant van die onderdompelingsholte is 'n gasvormige area en die onderkant is 'n vloeistofarea: die IT-toerusting is heeltemal ondergedompel in die lae-kookpunt vloeibare koelmiddel, en die vloeibare koelmiddel absorbeer die hitte van die toerusting en kook. Die hoë-temperatuur gasvormige koelmiddel wat deur verdamping geproduseer word, sal geleidelik aan die bokant van die dompelholte versamel as gevolg van sy lae digtheid, en kondenseer in 'n lae-temperatuur vloeibare koelmiddel na hitte-uitruiling met die kondensor wat bo-op geïnstalleer is, en dan terugvloei na die onderkant van die holte onder die werking van swaartekrag om hitte-afvoer van die IT-toerusting te bereik.

Beginseldiagram van spuitvloeistofverkoelingstelsel

Spuitvloeistofverkoeling is 'n vorm van vloeistofverkoeling wat presies op skyfievlaktoestelle spuit en koelmiddel direk op hittegenererende toestelle of hittegeleidende elemente wat deur swaartekrag of stelseldruk daaraan gekoppel is, spuit. Dit is 'n direkte kontak vloeistof verkoelingstelsel. Die spuitvloeistofverkoelingstelsel bestaan ​​hoofsaaklik uit 'n koeltoring, CDU, primêre en sekondêre vloeistofverkoelingspypleidings, verkoelingsmedium en spuitvloeistofverkoelingskas; die spuitvloeistofverkoelingskas sluit gewoonlik 'n pypleidingstelsel, 'n vloeistofverspreidingstelsel, 'n spuitmodule, 'n vloeistofterugvoerstelsel, ens.

Beginsel van die spuitvloeistofverkoelingstelsel: die koelmiddel wat in die koueverspreidingseenheid afgekoel word, word deur die pypleiding na die binnekant van die spuitkas gepomp; nadat die kas binnegekom het, gaan die koelmiddel direk in die vloeistofverspreidingstoestel wat ooreenstem met die bediener deur die vloeistofverspreider, of die koelmiddel word na die vloeistofinlaattenk vervoer om 'n vaste hoeveelheid gravitasie-potensiële energie te verskaf om die koelmiddel te dryf om deur die vloeistof te spuit. verspreiding toestel; die koelmiddel gespuit en afgekoel word deur die hittegenererende toestel in die IT-toerusting of die hittegeleidende materiaal wat daaraan gekoppel is; die verhitte koelmiddel sal deur die terugvoertenk opgevang word en na die koueverspreidingseenheid gepomp word vir die volgende verkoelingsiklus.

1.3 Evolusie van verkoelingsmetodes in rekkrag

Evolusie van verkoelingsmetodes diagram

Die krag van 'n enkele kabinet oorskry die drempel van lugverkoeling, en vloeistofverkoeling is die algemene neiging. Volgens die Vertiv-tegnologie-witskrif is lugverkoeling oor die algemeen geskik vir kragdigthede onder 20kW/kas, en vloeistofverkoeling het ooglopende voordele bo 20kW. Sonder om faktore soos kragmodules en netwerkmodules in ag te neem, met die veronderstelling dat 6 KI-opleidingbedieners in 'n enkele rek geplaas kan word, kan die geskatte krag van 'n enkele rek 37.8kW bereik (2 SVE's met 'n kragverbruik van 700w en 8 GPU's met 'n kragverbruik van 5600w); met inagneming van die hitte-afvoer van ander modules in die kas, sal die werklike krag van 'n enkele kas hoër wees. Vir KI-opleiding en afleidingsbedienerkaste het die krag van 'n enkele kabinet die kragdigtheidreeks oorskry wat deur lugverkoeling gedek kan word, en vloeistofverkoeling het 'n algemene neiging geword.

2. Evolusie van verkoelingsmetodes Diagram

2.1 Chip Power Surge: Die verskuiwing na die era van vloeibare verkoeling

In vergelyking met lugverkoeling het vloeibare verkoeling meer voordele in hitteafvoer, energieverbruik, geraas en onderhoudskoste. Die hittekapasiteit van water is 4000 keer dié van lug, en die termiese geleidingsvermoë is 25 keer dié van lug. Teen dieselfde vloeitempo kan dit die skyfietemperatuur meer effektief verlaag. Terselfdertyd kan vloeibare verkoelingstegnologie die skyfieoppervlak eweredig bedek en stelselstabiliteit verbeter. Die vloeistofverkoelingstelsel benodig slegs 'n lae waaierspoed om hitteafvoer te handhaaf, dus kan die geraas met meer as 60% verminder word in vergelyking met lugverkoeling tydens werking. Daarbenewens maak die gebrek aan maklik verslete onderdele die vloeistofverkoelingstelsel 'n langer lewensduur.

Vloeistofverkoeling sal lugverkoeling as die beste keuse vervang. Die krag van 'n enkele kas vir lugverkoeling is 0-30kw, en die krag van 'n enkele kas vir vloeistofverkoeling is 30-200kw, waarvan die koue plaat 30-80kw is en die onderdompeling 80-200kw. By die 2024 GTC-konferensie het NVIDIA die NVL72-kabinet met 'n krag van 120kw vrygestel. Met die voortdurende opwaartse neiging van die krag van 'n enkele kabinet, het lugverkoeling geleidelik nie aan die hitte-afvoervereistes voldoen nie, en vloeistofverkoeling sal die hoofstroomneiging word.

2.2 Dryfkrag Drie: Toename van AI-bedieners maak vloeibare verkoelingsoplossings meer koste-effektief

KI-rekenaarkragvraag dryf totale bedienermarkversendings aan. Sedert 2019 het my land se bedienerversendings 'n bestendige opwaartse neiging gehandhaaf en sal na verwagting 4.55 miljoen eenhede in 2024 bereik, 'n jaar-tot-jaar-toename van 1.3%. Alhoewel globale versendings in 2023 sal afneem as gevolg van die penetrasie van hoëkoste AI-bedieners en die uitstel van algemene bedieneropdaterings, word verwag dat die vinnige groei van die KI-bedienermark die totale markversendings sal aandryf, wat na verwagting 13.654 miljoen eenhede in 2024, 'n jaar-tot-jaar toename van 19.8%.

Die verhouding van KI-bedienerversendings het jaar na jaar toegeneem, en die markvooruitsigte vir vloeistofverkoelde bedieners is belowend. In 2023 het die globale KI-bedienerversendings 10.4% uitgemaak, en die binnelandse aandeel was 7.9%, wat 'n bestendige groei handhaaf sedert 2020. Daar word verwag dat die globale KI-bedieneraandeel sal toeneem tot 15% in 2026. Volgens IDC, my land se vloeistofverkoelde bedienerversendings in 2023 sal 161,000 45 eenhede wees, wat verantwoordelik is vir XNUMX% van die KI-bedienermarkversendings. Met die popularisering en ontplooiing van vloeistofverkoelde datasentrums en die ondersteuning van nasionale beleide, word verwag dat bedienerversendings sal aanhou groei.

3. Landskap van die Liquid Cooling Market en Industrieketting

3.1 Vinnige groei in die energiebergingsbedryf dryf 'n groter vraag na termiese beheerstelsels

Die vinnige ontwikkeling van die wêreldwye grootskaalse bergingsmark is die hoofbron van vraag na temperatuurbeheer, veral vloeibare verkoelingstemperatuurbeheer. In terme van grootskaalse berging in die binnelandse mark, gebaseer op die verwagting van jaarlikse nuwe energie-kragopwekking geïnstalleerde kapasiteit, sowel as die groei van die gemiddelde energiebergingkonfigurasietempo en konfigurasietyd van nuwe projekte, skat ons dat vanaf 2023 tot In 2025 sal die nuwe geïnstalleerde kapasiteit van huishoudelike voormeter-energieberging onderskeidelik 31, 52 en 83 GW bereik.

In terme van globale markberging, met inagneming van die energiebergingskonstruksiestatus en konstruksiebehoeftes van groot markte soos China, die Verenigde State, die Europese Unie, Australië en Japan, skat ons dat vanaf 2023 tot 2025, die wêreldwye nuwe geïnstalleerde kapasiteit van voormeter energieberging sal onderskeidelik 90GW, 143GW en 212GW bereik.

In terme van globale markberging, met inagneming van die energiebergingskonstruksiestatus en konstruksiebehoeftes van groot markte soos China, die Verenigde State, die Europese Unie, Australië en Japan, skat ons dat vanaf 2023 tot 2025, die wêreldwye nuwe geïnstalleerde kapasiteit van voormeter energieberging sal onderskeidelik 90GW, 143GW en 212GW bereik.