AI時代、熱を放散する唯一の方法は液体冷却か

予測によると、将来のコンピューティング能力の需要は急速に増大し、世界のインテリジェントなコンピューティング能力は 2030 年までに 105ZFLOPS に達すると予想されており、これは 2020 年と比較して 500 倍に増加します。IDC のデータによると、中国のインテリジェント コンピューティング能力の規模は、2022 年に 268.0EFLOPS (1 秒あたり 1018 浮動小数点演算) に達し、インテリジェント コンピューティング能力の規模は 2026 年までに ZFLOPS レベルに入り、1271.4EFLOPS に達すると予想されています。

コンピューティング能力の継続的な向上に伴い、それをサポートするためにチップのパフォーマンスを大幅に向上させる必要があり、これは別の大きな課題、つまりチップの熱設計消費電力 (TDP) をもたらします。現在、CPU の消費電力は 350-500W に達し、ハイエンド GPU とスイッチ ASIC チップの電力は 700W 以上に達しています。将来的にチップの電力がさらに増加し​​て700Wを超えると、チップの放熱設計が大きな問題となります。

現在、チップの冷却方法として最も広く使われているのは空冷です。これは、発熱量の高いチップに熱伝導率の良いヒートシンクを取り付け、そのヒートシンク上に小型のファンを固定する方法です。ファンの高速回転により発生する気流によりヒートシンクの熱を奪います。チップの電力が継続的に向上しており、300W を超えると、従来のヒートシンクを使用した熱放散の効果は明ら​​かではなくなりました。液冷冷却技術は、AI 時代の理想的な冷却ソリューションと考えられています。

液体冷却技術は、冷却方法の違いにより、コールドプレート液体冷却、浸漬液体冷却、スプレー液体冷却の 3 種類に分類できます。コールドプレート液冷は、熱源にコールドプレートを固定し、コールドプレート内を液体が流れることで機器の熱を奪い、放熱を図る間接接触型の液冷です。噴霧液冷は、IT機器の表面に冷媒を噴霧して放熱する技術ですが、放熱効率は比較的低いです。

浸漬液冷は、液冷データセンターにおける大規模導入向けの最も主流で有能な液冷技術と考えられています。これには次の利点があります。まず、浸漬液冷却は IT 機器を冷媒に直接浸すため、熱効率が高く、熱源との包括的な接触が可能になり、冷却効率が大幅に向上します。第二に、IT機器が冷却剤に完全に浸されるため、騒音低減効果が高く、IT機器から発せられる騒音を低減できます。 3つ目は省エネと環境保護です。浸漬液体冷却では多数のファンを使用する必要がないため、電力消費と二酸化炭素の排出を削減できます。関連データの推定によると、空冷と比較して、液体冷却はサーバーの動作全体に必要な電力の 20% -30% を節約できます。

今後のAI時代の冷却技術は液浸冷却技術が主流になることは必至です。ただし、現在の液冷技術と製品はまだ比較的初期応用段階にありますが、AI、データセンター、その他のアプリケーションの発展により、液冷技術の応用と普及は加速すると考えられます。浸漬液体冷却技術のさらなる発展により、将来的にはそれがデータセンター冷却の「唯一の」選択肢となる可能性があります。