L'AI apre a strada per una nova era in l'industria di u liquid Cooling

1. Cooling Technology Paragone è Principi

Liquid Cooling vs Air Cooling
	Air Cooling	Rifrescimentu di Liquidu
Mediu di scambiu di calore	Air Corsica	Liquid
Cumpunenti di unità	Fan	Eliminate i fan
Capacità di dissipazione di calore	Capacità generale di dissipazione di calore	Bona dissipazione di calore
Risparmio energetico è riduzione di u cunsumu	Valore PUE menu di 2	Valeur PUE à 1.2
Noise	Altu rumore	Eliminate i fan, pocu rumore
Costu di custruzzione	L'armarii ponu esse disposti solu in bassa densità, è l'armarii occupanu una grande zona di a sala di l'informatica, chì necessitanu un climatizazione di precisione tradiziunale è un disignu di canali caldi è friddi.	Pò purtà un disignu di armadiu di alta densità, riduce l'area occupata di a sala di l'informatica, un PUE bassu significa una scala più chjuca di fornitura di energia, distribuzione è infrastruttura di salvezza.
Scelta di u situ	Alti requisiti per u clima ambientale è i fatturi di putenza	Ùn hè limitatu da a qualità di l'aria, u clima è e pulitiche energetiche, pò esse usatu in tuttu u mondu

1.1 Tecnulugia di Raffreddamentu Aria

Diagramma di i principii di u sistema di raffreddamentu di l'aria

Tecnulugia di rinfrescante à l'aria hè a tecnulugia di raffreddamentu mainstream in i centri di dati. U principiu di dissipazione di u calore di i radiatori raffreddati à l'aria hè di cunduce u calore generatu da l'ughjettu generatore di calore à u dissipatore di calore cù una capacità di calore più grande è una zona di dissipazione di calore attraversu u dissipatore di calore metallicu chì hè in cuntattu strettu cù l'ughjettu generatore di calore ( per l'urdinatori, hè u CPU, GPU è altri chips di semiconductor), è dopu aduprate l'effettu di diversione di u fan per fà chì l'aria passa rapidamente per a superficia di u dissipatore di calore, accelerà a cunvezione di calore trà u calore. lavamanu è l'aria, vale à dì, dissipazione di u calore di cunvezione forzata.

1.2 Tecnulugia di Cooling Liquid

Paragone di trè tecnulugii di raffreddamentu di liquidu
	Tipu di piastra fredda	Tipu d'immersione	Tipu di spruzzo
Tiuccia	U piattu friddu richiede parechje specificazioni, a maiò parte di quale deve esse persunalizatu separatamente, è u costu hè relativamente altu.	Utiliza più refrigerante, cù costu mediu	Modifichendu i vechji servitori è cabinetti per aghjunghje i dispositi necessarii, u costu hè relativamente bassu
Mantenibilità	Très	poviru	Medio
Utilizazione di u spaziu	High	Medio	Altìssimu
Vincenti	Nisun cuntattu direttu cù a scheda madre è u modulu di chip, a cumpatibilità materiale hè forte	Cuntattu direttu, povira cumpatibilità materiale	Cuntattu direttu, povira cumpatibilità materiale
Faciulità di a stallazione	Ùn cambia micca a forma originale di u servitore è mantene a scheda madre di u servitore esistente, chì hè faciule d'installà	Cambia a struttura originale di a scheda madre di u servitore, deve esse reinstallata	Ùn cambia micca a forma originale di a scheda madre di u servitore, faciule d'installà
Riciclabilità	Aduprà a circulazione in ciclu duale per ottene l'usu secundariu di u refrigerante è riduce i costi operativi	Circula à traversu i dispositi di raffreddamentu esterni per riduce i costi operativi	Aduprate una pompa di circulazione per ottene riutilizazione di risorse è riduce i costi operativi

Tecnulugie di rinfrescante liquidu include i tipi di piastra fredda, immersione è spray. Frà elli, a tecnulugia di rinfrescante liquidu di piastra fredda hà forti vantaghji di l'applicazione in mantenimentu, usu di u spaziu è cumpatibilità; ma in termini di costu, per via di u so dispusitivu di piastra friddu persunalizatu individualmente, u costu di l'applicazione di a tecnulugia hè relativamente altu. A tecnulugia di raffreddamentu di liquidu spray riduce assai u costu di custruzzione di l'infrastruttura di u centru di dati trasfurmendu i vechji servitori è armari. Comparatu cù l'altri dui tecnulugii, ancu s'è a tecnulugia d'immersione hà una manutenibilità è una cumpatibilità più poveri, hà un megliu rendimentu in l'utilizazione di u spaziu è a riciclabilità, riducendu u cunsumu energeticu di i centri di dati.

Schema di principiu di u Sistema di Raffreddamentu Liquidu Cold Plate

U raffreddamentu di liquidu di piastra fredda hè una tecnulugia di raffreddamentu di liquidu senza cuntattu. Sta tecnulugia trasferisce indirettamente u calore di u dispusitivu di riscaldamentu à u liquidu di rinfrescante chjusu in a pipeline di circulazione attraversu a piastra di rinfrescante di liquidu (di solitu una cavità chjusa fatta di metalli cunduttori di calore cum'è u ramu è l'aluminiu), è caccià u calore à traversu u raffreddamentu. liquidu. U sistema di rinfrescante di liquidu di u piattu friddu hè principalmente cumpostu di una torre di rinfrescante, CDU, tubi di rinfrescamentu di liquidu primariu è secundariu, mediu di rinfrescante è armadiu di rinfrescante liquidu; l'armadiu di rinfrescante di liquidu cuntene una piastra di rinfrescante liquidu, pipelines di rinfrescante liquidu in l'equipaggiu, connettori di fluidu è distributori di liquidu.

Principiu di dissipazione di calore di raffreddamentu di liquidu di piastra fredda:
1.U platu di rinfrescante liquidu hè ligatu à u chip;
2.U calore di l'equipaggiu di chip hè trasferitu à a piastra di rinfrescante di liquidu attraversu a cunduzzione di calore, è u fluidu di travagliu entra in a piastra fridda sottu à l'accionamentu di a pompa di circulazione CDU, è poi assorbe u calore in a piastra di raffreddamentu di liquidu attraversu u scambiu di calore di cunvezione rinfurzata. .

Schema Principiu di Sistema di Raffreddamentu Liquidu di Immersione Monofase

Liquid immersion cooling hè una tecnulugia di rinfrescamentu liquidu di cuntattu. Sta tecnulugia usa u refrigerante cum'è u mediu di trasferimentu di calore, immerge completamente u dispusitivu generatore di calore in u refrigerante, è u dispusitivu generatore di calore hè in cuntattu direttu cù u refrigerante è eseguisce u scambiu di calore. U latu esterno di u sistema di rinfrescante di liquidu d'immersione include una torre di rinfrescante, una rete di tubi di u latu primariu è un refrigerante di u latu primariu; u latu internu include una CDU, una cavità d'immersione, l'equipaggiu IT, una rete di tubi laterali secundarii è un refrigerante laterale secundariu. Durante l'usu, l'equipaggiu IT hè cumplettamente immersa in u refrigerante di u latu secundariu, cusì u refrigerante di u circondu secundariu hà bisognu di utilizà un liquidu non-conductive, cum'è oliu minerale, oliu di silicone, liquidu fluoruratu, etc. fase durante u prucessu di scambiu di calori, si pò esse divisu in liquidu immersione unica-fase è cooling liquidu d'immersione di dui fasi.

À mezu à elli, u coolant latu sicundariu di a tecnulugia di rinfrescamentu liquidu di immersione uni-fase cum'è u mediu di trasferimentu di calore subisce solu cambiamenti di temperatura durante u prucessu di trasferimentu di calore, è ùn ci hè micca un cambiamentu di fase. U prucessu si basa cumplettamente nantu à u cambiamentu di calore sensu di u materiale per trasfiriri u calore.

Sistema di Raffreddamentu Liquidu à Immersione in dui fasi

In u raffreddamentu di liquidu di immersione in dui fasi, u refrigerante secundariu, chì serve cum'è un mediu di trasferimentu di calore, hè sottumessu à un cambiamentu di fase durante u prucessu di trasferimentu di calore, è trasferisce u calore cunfidendu u cambiamentu di calore latente di a sustanza. U so percorsu di trasferimentu di calore hè basicamente u stessu cum'è quellu di u liquid cooling à immersione monofase. A diferenza principale hè chì u coolant secundariu circula solu in a cavità d'immersione, è a cima di a cavità d'immersione hè una zona gasosa è u fondu hè una zona di liquidu: l'equipaggiu di l'IT hè cumplettamente immersa in u liquidu di u liquidu di bassa ebollizione. è u liquid coolant assorbe u calore di l'equipaggiu è bolle. U coolant gaseous high-temperature pruduciutu da vaporization vi riunite gradualmente à a cima di a cavità di immersione per via di a so densità bassu, è cundensà in un liquidu coolant à bassa temperatura dopu à scambià di calore cù u condensatore installatu nantu à a cima, è poi torna à rinfriscà. u fondu di a cavità sottu à l'azzione di gravità per ottene a dissipazione di u calore di l'equipaggiu IT.

Schema di principiu di u Sistema di Raffreddamentu di Liquid Spray

Spray liquid cooling hè una forma di rinfrescante liquidu chì spruzza precisamente nantu à i dispositi à livellu di chip è spruzza direttamente u coolant nantu à i dispositi generatori di calore o elementi cunduttori di calore cunnessi à elli da a gravità o a pressione di u sistema. Hè un sistema di rinfrescante di liquidu à cuntattu direttu. U sistema di rinfrescante di liquidu spray hè principalmente cumpostu da una torre di rinfrescante, CDU, tubi di rinfrescante di liquidu primariu è secundariu, medium cooling è spray liquid cooling cabinet; L'armadiu di rinfrescante di liquidu spray generalmente include un sistema di pipeline, un sistema di distribuzione di liquidu, un modulu di spray, un sistema di ritornu di liquidu, etc.

Principiu di u sistema di rinfrescamentu di u liquidu spray: u liquidu di rinfrescante rinfriscatu in l'unità di distribuzione di fretu hè pompatu à l'internu di l'armadiu spray attraversu a pipeline; dopu à l'ingressu à l'armadiu, u coolant entra direttamente in u dispositivu di distribuzione di liquidu currispondente à u servitore attraversu u distributore di liquidu, o u coolant hè trasportatu à u cisterna di ingressu di liquidu per furnisce una quantità fissa di energia potenziale gravitazionale per guidà u coolant per spruverà à traversu u liquidu. dispusitivu di distribuzione; u refrigerante hè spruzzatu è rinfriscatu à traversu u dispositivu generatore di calore in l'equipaggiu IT o u materiale cunduttore di calore cunnessu à questu; u refrigerante riscaldatu serà cullatu à traversu u tank di ritornu è pompatu à l'unità di distribuzione di friddu per u prossimu ciclu di refrigerazione.

1.3 Evolution of Cooling Methods in Rack Power

Evolution of Cooling Method Diagram

U putere di un unicu armariu supera u limitu di rinfrescante di l'aria, è u liquid cooling hè a tendenza generale. Sicondu a carta bianca di a tecnulugia Vertiv, u cooling d'aria hè generalmente adattatu per densità di putenza sottu 20kW / cabinet, è u liquid cooling hà vantaghji evidenti sopra 20kW. Senza cunsiderà fatturi cum'è i moduli di putenza è i moduli di rete, assumendu chì 6 servitori di furmazione AI ponu esse posti in un rack unicu, a putenza stimata di un rack unicu pò ghjunghje à 37.8kW (2 CPU cun un cunsumu d'energia di 700w è 8 GPU cù una cunsumu di energia di 5600w); cunsiderendu a dissipazione di u calore di l'altri moduli in l'armadiu, a putenza attuale di un armariu unicu serà più altu. Per a furmazione AI è l'armarii di u servitore di inferenza, a putenza di un unicu armadiu hà superatu a gamma di densità di putenza chì pò esse coperta da u rinfrescante di l'aria, è u liquid cooling hè diventatu una tendenza generale.

2. Evolution of Cooling Methods Diagram

2.1 Chip Power Surge: The Shift to the Era of Liquid Cooling

In cunfrontu cù u cooling à l'aria, u liquid cooling hà più vantaghji in a dissipazione di u calore, u cunsumu d'energia, u rumore è i costi di mantenimentu. A capacità termica di l'acqua hè 4000 volte quella di l'aria, è a conduttività termale hè 25 volte quella di l'aria. À u listessu flussu, pò riduce in modu più efficace a temperatura di chip. À u listessu tempu, a tecnulugia di rinfrescante liquidu pò copre uniformemente a superficia di chip è migliurà a stabilità di u sistema. U sistema di rinfrescante liquidu solu bisognu di una bassa velocità di u fan per mantene a dissipazione di u calore, cusì u rumore pò esse riduciutu di più di 60% in paragunà cù u raffreddamentu di l'aria durante l'operazione. Inoltre, a mancanza di pezzi facilmente purtati face chì u sistema di raffreddamentu di liquidu hà una vita di serviziu più longa.

U cooling liquidu rimpiazzarà u cooling à l'aria cum'è a megliu scelta. A putenza di un armariu unicu per rinfriscà l'aria hè 0-30kw, è a putenza di un armariu unicu per u rinfrescante liquidu hè 30-200kw, di quale u platu friddu hè 30-80kw è l'immersione hè 80-200kw. À a cunferenza GTC 2024, NVIDIA hà liberatu u cabinet NVL72 cù una putenza di 120kw. Cù a tendenza cuntinuu ascendante di u putere di un unicu armadiu, u rinfrescante di l'aria hà fiascatu gradualmente à risponde à i requisiti di dissipazione di u calore, è u liquid cooling diventerà a tendenza mainstream.

2.2 Driving Force Three: L'ascesa di i Servitori AI rende e Soluzioni di Raffreddamentu Liquidu Più Coste Efficace

A dumanda di putenza di computing AI guida i spedizioni totali di u mercatu di i servitori. Dapoi u 2019, i spedizioni di u servitore di u mo paese anu mantinutu una tendenza à l'alza stabile, è sò previsti per ghjunghje à 4.55 milioni di unità in 2024, un aumentu annu di 1.3%. Ancu s'è e spedizioni glubale diminuiranu in 2023 per via di a penetrazione di servitori AI d'altu costu è di u rinviu di l'aghjurnamenti di u servitore generale, a rapida crescita di u mercatu di i servitori AI hè prevista per guidà e spedizioni totali di u mercatu, chì sò previste per ghjunghje à 13.654 milioni di unità in 2024. 19.8, un aumentu annu di XNUMX%.

A proporzione di spedizioni di servitori AI hà aumentatu annu per annu, è e prospettive di u mercatu per i servitori raffreddati in liquidu sò promettenti. In 2023, i spedizioni di u servitore AI glubale cuntavanu 10.4%, è a parte domestica era 7.9%, mantenendu una crescita stabile da 2020. Hè previstu chì a parte di u servitore AI globale cresce à 15% in 2026. Sicondu IDC, u mo e spedizioni di servitori raffreddati à liquidu di u paese in 2023 seranu 161,000 unità, cuntendu per 45% di e spedizioni di u mercatu di u servitore AI. Cù a popularisazione è l'implementazione di centri di dati rinfriscati in liquidu è u sustegnu di e pulitiche naziunali, i spedizioni di i servitori sò previsti per cuntinuà à cresce.

3. Paesaggio di u Mercatu di Liquid Cooling è a Catena di l'Industria

3.1 A rapida crescita in l'industria di u almacenamentu di l'energia conduce una crescita di a dumanda di sistemi di cuntrollu termale

U rapidu sviluppu di u mercatu globale di almacenamentu à grande scala hè a fonte principale di a dumanda di cuntrollu di temperatura, in particulare u cuntrollu di temperatura di raffreddamentu liquidu. In quantu à l'almacenamiento à grande scala in u mercatu domesticu, basatu annantu à l'aspettativa di a capacità installata annuale di generazione di energia nova, è ancu di a crescita di u tassu mediu di cunfigurazione di almacenamiento di energia è u tempu di cunfigurazione di novi prughjetti, stimu chì da 2023 à 2025. In u 31, a nova capacità installata di l'almacenamiento d'energia domestica pre-meter righjunghji rispettivamente 52, 83 è XNUMX GW.

In quantu à u almacenamentu di u mercatu glubale, tenendu in contu u statutu di custruzzione di almacenamentu di energia è i bisogni di custruzzione di i principali mercati cum'è a Cina, i Stati Uniti, l'Unione Europea, l'Australia è u Giappone, stimu chì da 2023 à 2025, a nova stallazione globale. A capacità di almacenamentu di energia pre-meter righjunghji 90GW, 143GW, è 212GW, rispettivamente.

In quantu à u almacenamentu di u mercatu glubale, tenendu in contu u statutu di custruzzione di almacenamentu di energia è i bisogni di custruzzione di i principali mercati cum'è a Cina, i Stati Uniti, l'Unione Europea, l'Australia è u Giappone, stimu chì da 2023 à 2025, a nova stallazione globale. A capacità di almacenamentu di energia pre-meter righjunghji 90GW, 143GW, è 212GW, rispettivamente.