AI冷却の技術と市場動向

AI コンピューティング能力に対する需要が急速に高まっているため、AI チップのパフォーマンスと消費電力は同時に大幅に向上しています。空冷チップレベル冷却の消費電力の上限は800W程度であり、空冷チップが電力制限に達すると費用対効果が低下します。機器の通常の動作を維持するには、より強力で効果的な冷却ソリューションが必要です。

放熱工学技術の向上のみを目指し、当初の計画に多少の調整や最適化を加えただけでは、進歩や高度化のスピードが遅くなり、提供される放熱能力と高性能・高機能への要求との間にギャップが生じます。高いコンピューティング能力はますます大きくなるでしょう。いくつかの創造的で破壊的な冷却技術を通じてのみ、根本的にスケールまたは数倍の容量向上を達成し、従来の技術が直面しているチップ性能冷却の供給と需要の間の拡大するギャップの問題を解決することができます。

冷却技術の観点から見ると、現在の放熱モジュールは主にアクティブおよびパッシブのハイブリッド熱技術で構成されています。現在、熱モジュールは空冷と液冷に分けられます。
空冷は、空気を媒体として使用し、ヒート インターフェイス マテリアル、ヒートシンク (VC)、またはヒート パイプなどの中間材料を介して、ヒートシンクまたはファンと空気の間の対流によって熱を放散するプロセスです。
液体冷却による熱放散は、主にチップを冷却する液体熱の対流によって、または浸漬熱放散によって実現されます。しかし、チップの発熱と体積が増減するにつれて、チップの熱設計消費電力 (TDP) が増加し、空冷による放熱では徐々に使用するには不十分になってきます。

現在、熱市場には液体冷却の主な熱ソリューションが 2 つあります。最初の主流の液体冷却ソリューションは、ポンプやパイプラインを通って体内に入り熱エネルギーを奪う水循環によるものです。もう 1 つのタイプは、非導電性液体の中に熱源 (チップなど) を配置して熱エネルギーを奪う浸漬技術です。そのため、単一キャビネットの電力密度を向上させるために、液体冷却ソリューションが広く使用されています。近年のデータセンターでは。これは、コールド プレートとイマージョンの 2 つの技術パスに大別できます。
前者は、加熱装置の熱をコールドプレートを介して循環パイプラインに封入された冷却液に間接的に伝達します。後者は、加熱デバイスと回路基板全体を液体の中に直接置きます。液体は空気媒体と比較して、熱伝導率が高く、比熱容量が大きく、熱吸収能力が強いです。また、液体冷却は動作上でも大きな利点があります。費用がかかります。

AIの演算能力に対する需要の急増により、関連するCPU/GPUの能力向上が加速する傾向にあります。放熱という産業は、これまであまり注目されていなかったが、AI によるデータとコンピューティングの爆発的な増加により、ますます重要性が増している。液体冷却の普及率は、現在の 10% 未満から 2025 年までに 20% に上昇すると予想されています。