AI Membuka Jalan untuk Era Baharu dalam Industri Penyejukan Cecair

1. Perbandingan dan Prinsip Teknologi Penyejukan

Penyejukan Cecair lwn Penyejukan Udara
	Cooling Air	Penyejukan Cecair
Perantara pertukaran haba	Udara	Cecair
Komponen pemacu	Kipas	Alih keluar peminat
Kapasiti pelesapan haba	Kapasiti pelesapan haba am	Pelesapan haba yang baik
Penjimatan tenaga dan pengurangan penggunaan	Nilai PUE kurang daripada 2	Nilai PUE dalam lingkungan 1.2
Bunyi	Kebisingan tinggi	Keluarkan kipas, bunyi rendah
Kos pembinaan	Kabinet hanya boleh disusun dalam ketumpatan rendah, dan kabinet menduduki kawasan besar bilik komputer, memerlukan penghawa dingin ketepatan tradisional dan reka bentuk saluran panas dan sejuk	Boleh membawa reka bentuk susun atur kabinet berketumpatan tinggi, mengurangkan kawasan bilik komputer yang diduduki, PUE rendah bermakna skala bekalan kuasa, pengagihan dan infrastruktur sandaran yang lebih kecil
Pemilihan laman web	Keperluan tinggi untuk iklim persekitaran dan faktor kuasa	Tidak dihadkan oleh dasar kualiti udara, iklim dan tenaga, boleh digunakan di seluruh dunia

1.1 Teknologi Penyejukan Udara

Gambarajah Prinsip Sistem Penyejukan Udara

Teknologi penyejukan udara ialah teknologi penyejukan arus perdana di pusat data. Prinsip pelesapan haba radiator penyejuk udara adalah untuk mengalirkan haba yang dihasilkan oleh objek penjana haba ke sink haba dengan kapasiti haba yang lebih besar dan kawasan pelesapan haba melalui sink haba logam yang bersentuhan rapat dengan objek penjana haba ( untuk komputer, ia adalah CPU, GPU dan cip semikonduktor lain), dan kemudian gunakan kesan lencongan kipas untuk membuat udara melalui permukaan sink haba dengan cepat, mempercepatkan perolakan haba antara sink haba dan udara, iaitu, pelesapan haba perolakan paksa.

1.2 Teknologi Penyejukan Cecair

Perbandingan Tiga Teknologi Penyejukan Cecair
	Jenis plat sejuk	Jenis rendaman	Jenis semburan
kos	Plat sejuk memerlukan banyak spesifikasi, kebanyakannya perlu disesuaikan secara berasingan, dan kosnya agak tinggi	Menggunakan lebih banyak penyejuk, dengan kos sederhana	Dengan mengubah suai pelayan dan kabinet lama untuk menambah peranti yang diperlukan, kosnya agak rendah
Pemeliharaan	Cemerlang	miskin	sederhana
Penggunaan ruang	Tinggi	sederhana	Tertinggi
Keserasian	Tiada hubungan langsung dengan papan induk dan modul cip, keserasian bahan adalah kuat	Sentuhan langsung, keserasian bahan yang lemah	Sentuhan langsung, keserasian bahan yang lemah
Kemudahan pemasangan	Tidak mengubah bentuk asal pelayan dan mengekalkan motherboard pelayan sedia ada, yang mudah dipasang	Mengubah struktur asal motherboard pelayan, perlu dipasang semula	Tidak mengubah bentuk asal motherboard pelayan, mudah dipasang
Kitar semula	Menggunakan peredaran gelung dwi-litar untuk mencapai penggunaan kedua penyejuk dan mengurangkan kos operasi	Beredar melalui peranti penyejukan luar untuk mengurangkan kos operasi	Gunakan pam edaran untuk mencapai penggunaan semula sumber dan mengurangkan kos operasi

Teknologi penyejukan cecair termasuk jenis plat sejuk, rendaman dan semburan. Antaranya, teknologi penyejukan cecair plat sejuk mempunyai kelebihan aplikasi yang kukuh dalam kebolehselenggaraan, penggunaan ruang, dan keserasian; tetapi dari segi kos, disebabkan peranti plat sejuk yang disesuaikan secara individu, kos aplikasi teknologi agak tinggi. Teknologi penyejukan cecair semburan sangat mengurangkan kos pembinaan infrastruktur pusat data dengan mengubah pelayan dan kabinet lama. Berbanding dengan dua teknologi lain, walaupun teknologi rendaman mempunyai kebolehselenggaraan dan keserasian yang lebih lemah, ia mempunyai prestasi yang lebih baik dalam penggunaan ruang dan kebolehkitar semula, mengurangkan penggunaan tenaga pusat data.

Rajah Prinsip Sistem Penyejukan Cecair Plat Sejuk

Penyejukan cecair plat sejuk ialah teknologi penyejukan cecair bukan sentuhan. Teknologi ini secara tidak langsung memindahkan haba peranti pemanasan ke cecair penyejuk yang tertutup dalam saluran paip edaran melalui plat penyejuk cecair (biasanya rongga tertutup yang diperbuat daripada logam pengalir haba seperti tembaga dan aluminium), dan menghilangkan haba melalui penyejukan. cecair. Sistem penyejukan cecair plat sejuk terutamanya terdiri daripada menara penyejuk, CDU, saluran paip penyejuk cecair sampingan primer dan sekunder, medium penyejukan, dan kabinet penyejuk cecair; kabinet penyejuk cecair mengandungi plat penyejuk cecair, saluran paip penyejuk cecair dalam peralatan, penyambung bendalir dan pengedar cecair.

Prinsip pelesapan haba penyejukan cecair plat sejuk:
1. Plat penyejuk cecair terikat pada cip;
2. Haba peralatan cip dipindahkan ke plat penyejuk cecair melalui pengaliran haba, dan bendalir kerja memasuki plat sejuk di bawah pemacu pam edaran CDU, dan kemudian menyerap haba dalam plat penyejuk cecair melalui pertukaran haba perolakan yang dipertingkatkan. .

Rajah Prinsip Sistem Penyejukan Cecair Rendaman Satu Fasa

Penyejukan rendaman cecair ialah teknologi penyejukan cecair sentuhan. Teknologi ini menggunakan penyejuk sebagai medium pemindahan haba, merendam sepenuhnya peranti penjana haba dalam penyejuk, dan peranti penjana haba bersentuhan langsung dengan penyejuk dan melakukan pertukaran haba. Bahagian luar sistem penyejukan cecair rendaman termasuk menara penyejuk, rangkaian paip sisi utama dan penyejuk sisi utama; bahagian dalam termasuk CDU, rongga rendaman, peralatan IT, rangkaian paip sisi sekunder dan penyejuk sisi sekunder. Semasa penggunaan, peralatan IT benar-benar direndam dalam penyejuk sisi sekunder, jadi penyejuk beredar sisi sekunder perlu menggunakan cecair tidak konduktif, seperti minyak mineral, minyak silikon, cecair berfluorinasi, dll. Mengikut sama ada penyejuk berubah dalam fasa semasa proses pertukaran haba, ia boleh dibahagikan kepada penyejukan cecair rendaman fasa tunggal dan penyejukan cecair rendaman dua fasa.

Antaranya, penyejuk sampingan sekunder teknologi penyejukan cecair rendaman satu fasa kerana medium pemindahan haba hanya mengalami perubahan suhu semasa proses pemindahan haba, dan tiada perubahan fasa. Proses ini bergantung sepenuhnya pada perubahan haba yang masuk akal bagi bahan untuk memindahkan haba.

Sistem Penyejukan Cecair Perendaman Dua Fasa

Dalam penyejukan cecair rendaman dua fasa, penyejuk sekunder, yang berfungsi sebagai medium pemindahan haba, mengalami perubahan fasa semasa proses pemindahan haba, dan memindahkan haba dengan bergantung kepada perubahan haba pendam bahan. Laluan pemindahan habanya pada asasnya sama dengan penyejukan cecair rendaman satu fasa. Perbezaan utama ialah penyejuk sekunder hanya beredar di dalam rongga rendaman, dan bahagian atas rongga rendaman adalah kawasan gas dan bahagian bawah adalah kawasan cecair: peralatan IT sepenuhnya direndam dalam penyejuk cecair takat didih rendah, dan cecair penyejuk menyerap haba peralatan dan mendidih. Bahan penyejuk gas suhu tinggi yang dihasilkan melalui pengewapan akan berkumpul secara beransur-ansur di bahagian atas rongga rendaman kerana ketumpatannya yang rendah, dan terpeluwap menjadi penyejuk cecair suhu rendah selepas pertukaran haba dengan pemeluwap dipasang di bahagian atas, dan kemudian mengalir kembali ke bahagian bawah rongga di bawah tindakan graviti untuk mencapai pelesapan haba peralatan IT.

Rajah Prinsip Sistem Penyejukan Cecair Semburan

Penyejukan cecair semburan ialah satu bentuk penyejukan cecair yang menyembur tepat pada peranti tahap cip dan terus menyembur penyejuk pada peranti penjana haba atau elemen konduktor haba yang disambungkan kepadanya oleh graviti atau tekanan sistem. Ia adalah sistem penyejukan cecair sentuhan langsung. Sistem penyejukan cecair semburan terutamanya terdiri daripada menara penyejuk, CDU, saluran paip penyejuk cecair primer dan sekunder, medium penyejuk dan kabinet penyejuk cecair semburan; kabinet penyejuk cecair semburan biasanya termasuk sistem saluran paip, sistem pengedaran cecair, modul semburan, sistem pemulangan cecair, dsb.

Prinsip sistem penyejukan cecair semburan: penyejuk yang disejukkan dalam unit pengedaran sejuk dipam ke bahagian dalam kabinet semburan melalui saluran paip; selepas memasuki kabinet, penyejuk terus memasuki peranti pengedaran cecair yang sepadan dengan pelayan melalui pengedar cecair, atau penyejuk diangkut ke tangki salur masuk cecair untuk memberikan jumlah tenaga potensi graviti yang tetap untuk memacu penyejuk menyembur melalui cecair peranti pengedaran; penyejuk disembur dan disejukkan melalui peranti penjana haba dalam peralatan IT atau bahan pengalir haba yang disambungkan kepadanya; penyejuk yang dipanaskan akan dikumpulkan melalui tangki pemulangan dan dipam ke unit pengedaran sejuk untuk kitaran penyejukan seterusnya.

1.3 Evolusi Kaedah Penyejukan dalam Kuasa Rak

Rajah Evolusi Kaedah Penyejukan

Kuasa kabinet tunggal melebihi ambang penyejukan udara, dan penyejukan cecair adalah trend umum. Menurut kertas putih teknologi Vertiv, penyejukan udara secara amnya sesuai untuk ketumpatan kuasa di bawah 20kW/kabinet, dan penyejukan cecair mempunyai kelebihan yang jelas melebihi 20kW. Tanpa mengambil kira faktor seperti modul kuasa dan modul rangkaian, dengan mengandaikan bahawa 6 pelayan latihan AI boleh diletakkan dalam satu rak, anggaran kuasa rak tunggal boleh mencapai 37.8kW (2 CPU dengan penggunaan kuasa 700w dan 8 GPU dengan penggunaan kuasa 5600w); memandangkan pelesapan haba modul lain dalam kabinet, kuasa sebenar kabinet tunggal akan lebih tinggi. Untuk latihan AI dan kabinet pelayan inferens, kuasa kabinet tunggal telah melebihi julat ketumpatan kuasa yang boleh dilindungi oleh penyejukan udara, dan penyejukan cecair telah menjadi trend umum.

2. Rajah Evolusi Kaedah Penyejukan

2.1 Lonjakan Kuasa Cip: Peralihan ke Era Penyejukan Cecair

Berbanding dengan penyejukan udara, penyejukan cecair mempunyai lebih banyak kelebihan dalam pelesapan haba, penggunaan tenaga, bunyi bising dan kos penyelenggaraan. Kapasiti haba air adalah 4000 kali ganda daripada udara, dan kekonduksian haba adalah 25 kali ganda daripada udara. Pada kadar aliran yang sama, ia boleh mengurangkan suhu cip dengan lebih berkesan. Pada masa yang sama, teknologi penyejukan cecair boleh menutup permukaan cip secara sama rata dan meningkatkan kestabilan sistem. Sistem penyejukan cecair hanya memerlukan kelajuan kipas yang rendah untuk mengekalkan pelesapan haba, jadi bunyi boleh dikurangkan lebih daripada 60% berbanding dengan penyejukan udara semasa operasi. Selain itu, kekurangan bahagian yang mudah haus menjadikan sistem penyejukan cecair mempunyai hayat perkhidmatan yang lebih lama.

Penyejukan cecair akan menggantikan penyejukan udara sebagai pilihan terbaik. Kuasa kabinet tunggal untuk penyejukan udara ialah 0-30kw, dan kuasa kabinet tunggal untuk penyejukan cecair ialah 30-200kw, di mana plat sejuk ialah 30-80kw dan rendaman ialah 80-200kw. Pada persidangan GTC 2024, NVIDIA mengeluarkan kabinet NVL72 dengan kuasa 120kw. Dengan aliran menaik berterusan kuasa kabinet tunggal, penyejukan udara secara beransur-ansur gagal memenuhi keperluan pelesapan haba, dan penyejukan cecair akan menjadi trend arus perdana.

2.2 Daya Penggerak Ketiga: Peningkatan Pelayan AI Menjadikan Penyelesaian Penyejukan Cecair Lebih Jimat Kos

Permintaan kuasa pengkomputeran AI memacu jumlah penghantaran pasaran pelayan. Sejak 2019, penghantaran pelayan negara saya telah mengekalkan aliran menaik yang stabil, dan dijangka mencecah 4.55 juta unit pada 2024, peningkatan tahun ke tahun sebanyak 1.3%. Walaupun penghantaran global akan menurun pada tahun 2023 disebabkan oleh penembusan pelayan AI kos tinggi dan penangguhan kemas kini pelayan umum, pertumbuhan pesat pasaran pelayan AI dijangka memacu jumlah penghantaran pasaran, yang dijangka mencecah 13.654 juta unit dalam 2024, peningkatan tahun ke tahun sebanyak 19.8%.

Perkadaran penghantaran pelayan AI telah meningkat dari tahun ke tahun, dan prospek pasaran untuk pelayan sejuk cecair adalah menjanjikan. Pada tahun 2023, penghantaran pelayan AI global menyumbang 10.4%, dan bahagian domestik ialah 7.9%, mengekalkan pertumbuhan yang stabil sejak 2020. Dijangka bahagian pelayan AI global akan meningkat kepada 15% pada tahun 2026. Menurut IDC, saya penghantaran pelayan sejuk cecair negara pada tahun 2023 akan menjadi 161,000 unit, menyumbang 45% daripada AI penghantaran pasaran pelayan. Dengan pempopularan dan penggunaan pusat data sejukan cecair dan sokongan dasar negara, penghantaran pelayan dijangka terus berkembang.

3. Landskap Pasaran Penyejukan Cecair dan Rantaian Industri

3.1 Pertumbuhan Pantas dalam Industri Penyimpanan Tenaga Memacu Peningkatan Permintaan untuk Sistem Kawalan Terma

Perkembangan pesat pasaran penyimpanan berskala besar global adalah sumber utama permintaan untuk kawalan suhu, terutamanya kawalan suhu penyejukan cecair. Dari segi storan berskala besar di pasaran domestik, berdasarkan jangkaan kapasiti terpasang penjanaan tenaga tenaga baharu tahunan, serta pertumbuhan purata kadar konfigurasi storan tenaga dan masa konfigurasi projek baharu, kami menganggarkan bahawa dari 2023 hingga 2025, kapasiti terpasang baharu bagi storan tenaga pra-meter domestik masing-masing akan mencapai 31, 52, dan 83 GW.

Dari segi storan pasaran global, dengan mengambil kira status pembinaan storan tenaga dan keperluan pembinaan pasaran utama seperti China, Amerika Syarikat, Kesatuan Eropah, Australia dan Jepun, kami menganggarkan bahawa dari 2023 hingga 2025, pemasangan baharu global kapasiti storan tenaga pra-meter masing-masing akan mencapai 90GW, 143GW, dan 212GW.

Dari segi storan pasaran global, dengan mengambil kira status pembinaan storan tenaga dan keperluan pembinaan pasaran utama seperti China, Amerika Syarikat, Kesatuan Eropah, Australia dan Jepun, kami menganggarkan bahawa dari 2023 hingga 2025, pemasangan baharu global kapasiti storan tenaga pra-meter masing-masing akan mencapai 90GW, 143GW, dan 212GW.