GPUサーバーの熱放散問題-サーモサイフォン熱放散技術

さまざまな業界でディープラーニング、シミュレーション、BIM設計、AEC業界アプリケーションが開発されているため、AIテクノロジーの仮想GPUテクノロジーの恩恵を受けて、強力なGPUコンピューティングパワー分析が必要になります。 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、高度な統合が行われる傾向があります。 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。 モジュールが一元的にインストールされているため、大量の熱を伴うNVIDIA GPUグラフィックカードが多数存在するため、熱放散の問題が非常に顕著になります。 これまで、一般的に使用されていた熱放散設計技術は、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サーバーまたは液冷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、熱サイフォンの熱放散技術を分析します。

現在、市場に出回っている熱サイフォン放熱技術は、主にカラムまたはプレートラジエーターを本体として使用し、ラジエーターの底部に熱媒体管を挿入し、シェルに作動油を注入し、真空環境を確立しています。 。 これは常温重力ヒートパイプです。 作業プロセスは次のとおりです。ラジエーターの下部にある加熱システムは、熱媒体パイプを介してシェル内の作動油を加熱します。 作動温度範囲内で作動油が沸騰し、蒸気がラジエーターの上部に上昇して凝縮して熱を放出し、凝縮液がラジエーターの内壁に沿って流れます。 加熱部への還流を再び加熱・蒸発させ、作動油の連続サイクル相変化により熱源からヒートシンクに熱を伝達し、加熱・加熱の目的を達成します。

1GPUワークステーションでの熱サイフォン熱放散の適用

各世代のCPUクーラーは、現代の理論的パフォーマンスの限界まで段階的にどのように移行しますか。 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。 小さなフィンの中にはとても使いやすいものもあるので、ますます大きなフィンの方が使いやすいと思うかもしれません。 ただし、結果はそうではありません。 フィンが熱源から離れるほど、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、フィンをどれだけ長く作っても、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の範囲に入ると、熱設計エンジニアは新しい熱放散方法の開発に目を向けます。 ヒートパイプ自体は、ラジエーターの熱放散能力を向上させません。 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。

早くも1937年に、熱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、蒸気は蒸気室を通って凝縮端に到達し、次に蒸気は液体に戻り、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、焼結金属内にあります。 ただし、ヒートパイプが熱を吸収しすぎると、& quot;ヒートパイプが乾燥する& quot;という現象が発生します。 発生します。 液体は蒸気室で蒸気になるだけでなく、チューブコアでも蒸気になり、液体に戻って熱源に戻るのを防ぎ、ヒートパイプの熱抵抗を大幅に高めます。

今、私たちのハイライトが来ています-サーモサイフォン。 熱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のようなものではなく、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アプリケーションで非常に一般的です。

一般的に、GPU内の冷媒は沸騰し、内部の凝縮側に上向きに流れ、液体に戻り、蒸発側に戻ります。 理論には2つの大きな利点があります。

1.ヒートパイプの乾燥を防ぎ、超高性能チップのオーバークロックに使用できます

2.ウォーターポンプが不要なため、従来の一体型水冷よりも信頼性が優れています。

熱サイフォンの熱放散の最も重要な点は、その厚さが従来の103mmからわずか30mmに減少し（3分の1未満に減少）、形状が比較的小さく、性能を損なうことがないことです。 熱サイフォン放熱装置の処理を容易にするために、ほとんどのメーカーは現在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、温度を5〜10度下げることができます。