銅またはアルミニウム、液体冷却ソリューションにはどちらが適していますか

人工知能テクノロジー、特に深層学習や大規模言語モデルなどの分野の急速な発展に伴い、コンピューティング能力の需要が大幅に増加しています。 GPT-4o などの今日の AI モデルには数百、さらには数十億のパラメータがあり、トレーニングには膨大なコンピューティング リソースが必要です。これらのモデルのトレーニングには多数の GPU または TPU クラスターが必要であり、全負荷で実行すると大量の熱が発生します。さらに、アプリケーションでリアルタイムの応答を提供するために、多くの AI システムは継続的な動作を必要とします。これらのシステムは通常、データセンターまたはエッジ コンピューティング デバイスに導入されますが、これらも高い電力消費と冷却の課題に直面しています。

チップ技術の進歩とサーバーのコンピューティング能力の急速な成長に伴い、コンピューティング能力と環境規制のバランスをとるために、高密度でエネルギー消費量の多い大規模データセンターの構築が必要な選択肢となっています。冷凍システムはデータセンターの重要なインフラストラクチャの 1 つです。高密度データセンターの運用では、従来の空冷では放熱が不十分でエネルギー消費が深刻であるという問題に直面しています。液体冷却テクノロジーは、データセンターの PUE を削減するための最適なソリューションとなっており、15kW/キャビネット以上ではより経済的な利点があります。

液冷プレート技術は、コンポーネントの熱をコールドプレート（銅やアルミニウムなどの高熱伝導率金属で構成された密閉空洞）を介して循環パイプライン内に封入された冷却液に間接的に伝え、その冷却を利用する熱ソリューションです。熱を奪う液体。

液体コールド プレートは、最も早く採用された液体冷却方式であり、完成度が高く、比較的低価格です。調査データによると、コールド プレート液体冷却は中国の市場シェアの 90% を占めています。コールドプレート液体冷却は、コールドプレートを発熱体にしっかりと固定し、発熱体からコールドプレート内の冷却液に熱を伝達することによって実現されます。シンプルで大まかですが、効果的です。データセンターにおける液体冷却技術の普及率は、2022 年には約 5% ～ 8% になると予想されており、空冷は依然として市場シェアの 90% 以上を占めています。

銅の熱伝導率は約400 W/mK、アルミニウムの熱伝導率は約235 W/mKです。銅の熱伝導率はアルミニウムの熱伝導率よりもはるかに高くなります。したがって、理論的には、銅製のコールド プレートはサーバーから発生した熱をより迅速に冷却剤に伝達し、より効率的な熱放散を実現できます。アルミニウムの熱伝導率は銅ほど良くありませんが、熱伝導率は比較的高く、ほとんどの水冷サーバーの放熱ニーズを満たすのに十分です。

銅の密度は約 8.96 g/cm 3 と比較的高く、そのため銅製コールド プレートは比較的重くなります。これにより、サーバーの構造設計と設置に特定の課題が生じる可能性があります。アルミニウムの密度は約 2.70 g/cm 3 と低く、銅よりもはるかに軽いため、アルミニウム コールド プレートは重量の面で大きな利点があります。アルミニウムの密度が低いため、アルミニウムのコールドプレートは軽量になります。これは、サーバー全体の重量を軽減するのに有益なだけでなく、サーバーの構造強度もある程度向上する可能性があります。さらに、アルミニウム素材は軽量であるため、サーバー全体の重量を軽減し、輸送および設置コストを削減するのに有利です。

水冷サーバーの使用において、銅およびアルミニウムのコールド プレートにはそれぞれ長所と短所があります。熱要件が高く、コストが主な考慮事項ではない状況では、銅製コールド プレートの方が適している可能性があります。コスト効率と軽量性を追求すると、アルミニウム製コールドプレートの方が有利になる可能性があります。特定の選択は、特定のアプリケーション シナリオの要件と制限に基づいて包括的に検討する必要があります。アプリケーションシナリオにおける熱負荷、予算、重量制限などの特定の状況を詳細に理解できれば、より正確な選択を行うのに役立ちます。