サーバー GPU 熱サイフォン冷却

     さまざまな業界でのディープラーニング、シミュレーション、BIM 設計、および AEC 業界アプリケーションの開発に伴い、AI テクノロジの仮想 GPU テクノロジの恩恵の下で、強力な GPU コンピューティング パワー分析が必要とされています。 GPU サーバーと GPU ワークステーションはどちらも、小型化、モジュール化、および高度に統合される傾向にあります。 熱流密度は、多くの場合、従来の空冷 GPU サーバー機器の 7-10 倍に達します。 モジュールが集中的にインストールされているため、大量の熱を発生する NVIDIA GPU グラフィックス カードが多数存在するため、放熱の問題が非常に顕著です。 これまで、一般的に使用されていた放熱設計技術は、新しいシステムの要件を満たすことができなくなりました。 従来の水冷 GPU サーバーまたは水冷 GPU サーバーは、ファンのサポートから切り離すことはできません。 今日は、サーモサイフォンの放熱技術を分析します。

   現在、市場に出回っているサーモサイフォン冷却技術は、主に柱またはプレートのヒートシンクを本体として使用し、ヒートシンクの底に熱媒体チューブを挿入し、シェルに作動流体を注入し、真空環境を確立します。 常温重力式ヒートパイプです。 作業プロセスは次のとおりです。ヒートシンク、加熱システムは、熱媒体パイプを介してシェル内の作動流体を加熱します。 作動温度範囲内で、作動流体が沸騰し、蒸気が上部に上昇します。ヒートシンク凝縮して熱を放出し、凝縮液は内壁に沿って流れますヒートシンク. 加熱セクションへの還流は加熱されて再び蒸発し、熱は作動流体の連続サイクル相変化を通じて熱源からヒートシンクに伝達され、加熱と加熱の目的を達成します。

GPU ワークステーションでの熱サイフォン冷却の適用
      各世代の CPU クーラーは、現代の理論上のパフォーマンスの限界にどのように一歩一歩進んでいくのでしょうか。 最も原始的なアルミニウムヒートシンクから現在まで、それは良い選択です。 いくつかの小さなフィンはとても使いやすいので、より多くの大きなフィンが使いやすいと思うかもしれません. しかし、結果はそうではありません。 フィンが熱源から遠いほど、フィンの温度は低くなります。 温度が周囲の空気の温度まで下がると、フィンがどれだけ長く作られていても、熱伝達は増加し続けません。

     最新の GPU コンピューティングの消費電力が 75 ～ 350 ワット、またはそれ以上になると、熱設計エンジニアは新しい熱放散方法の開発に取り掛かります。 ヒートパイプ自体は、ラジエーターの放熱能力を高めるものではありません。 その機能は、熱伝導と熱対流を同時に使用して、金属自体よりもはるかに高い熱伝達効率を達成することです。

    1937 年には、サーモサイフォン技術が登場しました。 通常の運転では、ヒートパイプ内の液体が沸騰し、蒸気が蒸気室を通って凝縮端に到達し、蒸気は液体に戻り、チューブコアを通って熱源に戻ります。 チューブコアは通常焼結金属です。 しかし、ヒートパイプが熱を吸収しすぎると、「ヒートパイプの枯渇」という現象が発生します。 液体は蒸気室で蒸気になるだけでなく、チューブコアで蒸気になるため、液体に戻って熱源に戻ることができず、ヒートパイプの熱抵抗が大幅に増加します。

 今、私たちのハイライトは来る熱サイフォンです。 サーモサイフォンの熱放散は、チューブコアを使用して液体を蒸発端に戻すヒートパイプとは異なり、重力のみを使用し、いくつかの独創的な設計と組み合わせて循環を形成し、液体の蒸発プロセスをウォーターポンプとして使用します. これは新しい技術ではなく、大量の熱を放出する産業用途では非常に一般的です。

 サーモサイフォンの放熱で最も重要なポイントは、厚みが従来の103mmからわずか30mm（3分の1以下）に薄くなり、形状も比較的小さく、性能を損なわないことです。 サーモサイフォン放熱装置の加工を容易にするために、現在、ほとんどのメーカーはアルミニウム材料を使用しています。 銅も使用されており、より多くの熱を生成する GPU サーバーの場合のみ、温度が 5-10 度低下する可能性があります。