Rame o alluminio, che è migliore per la soluzione di raffreddamento a liquido
Con il rapido sviluppo della tecnologia dell’intelligenza artificiale, soprattutto in campi come il deep learning e i modelli linguistici su larga scala, la domanda di potenza di calcolo è aumentata in modo significativo. I modelli di intelligenza artificiale odierni, come GPT-4o, hanno decine o addirittura miliardi di parametri e richiedono enormi risorse di calcolo per l'addestramento. L'addestramento di questi modelli richiede un gran numero di cluster GPU o TPU, che generano una notevole quantità di calore quando funzionano a pieno carico. Inoltre, per fornire una risposta in tempo reale nelle applicazioni, molti sistemi di intelligenza artificiale richiedono un funzionamento continuo. Questi sistemi vengono solitamente implementati nei data center o nei dispositivi di edge computing, che devono affrontare anche problemi di consumo energetico e raffreddamento elevati.
Con il progresso della tecnologia dei chip e la rapida crescita della potenza di calcolo dei server, la costruzione di grandi data center ad alta densità e ad alto consumo energetico è diventata una scelta necessaria per bilanciare la potenza di calcolo e le normative ambientali. Il sistema di refrigerazione è una delle infrastrutture importanti nei data center. Nel funzionamento dei data center ad alta densità, il tradizionale raffreddamento ad aria deve affrontare problemi di insufficiente dissipazione del calore e un grave consumo energetico. La tecnologia di raffreddamento a liquido è diventata la soluzione ottimale per ridurre il PUE nei data center, con maggiori vantaggi economici a partire da 15 kW/armadio.
La tecnologia delle piastre di raffreddamento a liquido è una soluzione termica che trasferisce indirettamente il calore dei componenti a un liquido di raffreddamento racchiuso in una tubazione circolante attraverso una piastra fredda (una cavità chiusa composta da metalli ad alta conduttività termica come rame e alluminio), quindi utilizza il raffreddamento liquido per togliere il calore.
La piastra Liquid Cold è il primo metodo di raffreddamento a liquido adottato, con elevata maturità e prezzo relativamente basso. Secondo i dati della ricerca, il raffreddamento a liquido con piastre fredde rappresenta il 90% della quota di mercato in Cina. Il raffreddamento a liquido della piastra fredda si ottiene fissando saldamente la piastra fredda all'elemento riscaldante, trasferendo il calore dall'elemento riscaldante al liquido di raffreddamento nella piastra fredda. È semplice, approssimativo, ma efficace. Si prevede che il tasso di penetrazione della tecnologia di raffreddamento a liquido nei data center sarà compreso tra il 5% e l’8% nel 2022, con il raffreddamento ad aria che detiene ancora oltre il 90% della quota di mercato.
La conduttività termica del rame è di circa 400 W/mK e la conduttività termica dell'alluminio è di circa 235 W/mK. La conduttività termica del rame è molto superiore a quella dell'alluminio. Pertanto, le piastre fredde in rame possono teoricamente trasferire il calore generato dai server al liquido di raffreddamento più rapidamente, ottenendo così una dissipazione del calore più efficiente. Sebbene la conduttività termica dell'alluminio non sia buona quanto quella del rame, la sua conduttività termica è relativamente elevata, sufficiente a soddisfare le esigenze di dissipazione del calore della maggior parte dei server raffreddati a liquido.
La densità del rame è relativamente elevata, circa 8,96 g/cm³, il che rende la piastra fredda in rame relativamente pesante. Ciò potrebbe comportare alcune sfide per la progettazione strutturale e l'installazione del server. L'alluminio ha una densità inferiore di circa 2,70 g/cm³, che è molto più leggero del rame, quindi le piastre fredde in alluminio hanno un notevole vantaggio in termini di peso. La bassa densità dell'alluminio rende le piastre fredde in alluminio più leggere. Ciò non è solo vantaggioso per ridurre il peso complessivo del server, ma può anche migliorare in una certa misura la resistenza strutturale del server. Inoltre, il materiale in alluminio è più leggero, il che è vantaggioso per ridurre il peso complessivo dei server e abbassare i costi di trasporto e installazione.
Le piastre fredde in rame e alluminio presentano vantaggi e svantaggi nell'uso di server raffreddati a liquido. In situazioni in cui i requisiti termici sono elevati e il costo non è la considerazione principale, le piastre fredde in rame possono essere più adatte; Nel perseguimento del rapporto costo-efficacia e della leggerezza, le piastre fredde in alluminio possono presentare ulteriori vantaggi. La selezione specifica deve essere considerata in modo esaustivo in base ai requisiti e ai limiti dello scenario applicativo specifico. Se riusciamo ad avere una comprensione dettagliata delle situazioni specifiche come carico termico, budget, restrizioni di peso, ecc. nello scenario applicativo, ciò può aiutarci a fare scelte più accurate.
