氟化液 | 液冷在AI芯片降溫的應(yīng)用

當前各種AI大模型如火如荼，推動全球算力需求呈現(xiàn)爆炸式增長，伴隨著算力需求的增長，全球電力、功耗方面的成本不斷增加。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，AI算力下主流芯片功耗正不斷增加，如Intel的多款CPU芯片的TDP已突破350W，NVIDIA的H100系列GPU芯片TDP更是達到700W，B100 TDP或?qū)⑦_到1000W左右。英偉達GTC大會上，英偉達CEO黃仁勛發(fā)布了更高性能的GPU芯片——基于Blackwell架構(gòu)的B200以及超級芯片GB200。由于功耗太高，液冷的散熱方式成為系統(tǒng)的標配。

英偉達還推出了超級計算機機柜DGX GB200 NVL72，擁有18個GB200節(jié)點機架，每個節(jié)點搭配2個GB200 GPU。黃仁勛表示，一個DGX GB200 NVL72機柜可以訓(xùn)練27萬億參數(shù)的模型。但由于功耗過大，所以也必須要采用液冷的方式進行冷卻。

（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

目前PC行業(yè)應(yīng)用水冷技術(shù)越來越多，高端電腦基本上都是采用水冷散熱，相比普通的風冷散熱，散熱效率上最大提升50%-60%，噪音也比普通風冷要低。

液冷以接觸方式劃分的話可分為接觸式液冷和非接觸式液冷，其中浸沒式、噴淋式液冷等終端和載冷液直接接觸的為接觸式液冷，而通過冷板間接和終端連接，利用換熱冷板和終端的熱交換帶走熱量的稱為非接觸式液冷，我們在PC機上應(yīng)用最多的就是這種非接觸式液冷，冷頭固定接觸在CPU表面，通過水的流動，在冷頭內(nèi)部跟CPU進行熱交換，帶走CPU產(chǎn)生的熱量。

目前市場上幾乎所有的PC的液冷散熱系統(tǒng)都是被動式的散熱，即散熱系統(tǒng)本身不產(chǎn)生冷量，而是通過冷排端的翅片冷凝器將系統(tǒng)的熱量排出去從而形成散熱，簡單有效，散熱效果比風冷強，但是也強不了太多，因為該系統(tǒng)不能主動產(chǎn)生冷量，當電腦進行超頻時，CPU功率快速增加，發(fā)熱量也同步增加被動式散熱很難及時將熱量帶走，一般被動液冷極限也就到300-400W。

為了解決此問題，針對AI芯片開發(fā)了壓縮機制冷系統(tǒng)，冷量從300W-2000W，并采用靜音降噪技術(shù)，壓縮機可以實現(xiàn)變頻和低冷量運行，適用于各種狀態(tài)和模式下工作的CPU或是GPU，保證CPU和GPU長時間處于合理、穩(wěn)定和最佳工作狀態(tài)。

下圖為Q520系列，如圖所示:

外置主機散熱系統(tǒng)Q520圖

基礎(chǔ)版冷量達到500W，進階版冷量達到600W，后續(xù)陸續(xù)推出1000W以上的機器和設(shè)備，用于超頻或是CPU、GPU同時穩(wěn)定運行。

下圖為1600W的主動降溫系統(tǒng)，實測可以滿足目前最新的CPU（如i9-14900KS）和GPU（如RTX4090）以最佳狀態(tài)運行，而噪音也不大，55dB以內(nèi)，滿足民用的使用環(huán)境。

1600W主動降溫系統(tǒng)圖

液冷行業(yè)在蓬勃發(fā)展的同時也存在一些挑戰(zhàn)，液冷技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展已有十余年，但當前生態(tài)不完善，各家產(chǎn)品形態(tài)各異，產(chǎn)品規(guī)范化程度較低。目前業(yè)內(nèi)尚無PC系統(tǒng)一接口規(guī)范標準，機柜與服務(wù)器深度耦合，各家PC設(shè)備、冷卻液、制冷管路、供配電等產(chǎn)品形態(tài)各異，不同廠家產(chǎn)品接口不同、不能互相兼容，勢必限制競爭，影響產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

因此，液冷技術(shù)標準、產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)仍有待更進一步的建立與規(guī)范，酷凌時代積極參與液冷技術(shù)規(guī)范的編寫，利用自身在液冷行業(yè)的豐富經(jīng)驗和應(yīng)用案例，推動液冷行業(yè)快速、高效、規(guī)范發(fā)展。