AIGC accelera l’esplosione del mercato del raffreddamento a liquido a livello di chip
L’AIGC determina una forte domanda di potenza di calcolo. L’AIGC si basa su grandi modelli e big data. Il modello generativo/approccio multimodale nell’AIGC richiede principalmente una potenza di calcolo intelligente. Nel 2021, la scala totale della potenza di calcolo/potenza di calcolo intelligente delle apparecchiature informatiche globali sarà di 615/232EFlops e si prevede che aumenterà fino a 56/52,5ZFlops entro il 2030, con un CAGR del 65%/80%; Il tempo di raddoppio della potenza di calcolo media è stato ridotto a 9,9 mesi.
Il raffreddamento a liquido a livello di chip è diventato la soluzione di raffreddamento tradizionale. L’aumento del consumo energetico spinge all’aggiornamento dei requisiti di raffreddamento: il consumo energetico della CPU Intel supera i 350 W, il consumo energetico della GPU NVIDIA supera i 700 W e la densità di potenza di calcolo del cluster AI raggiunge generalmente 50 kW/armadio. Il raffreddamento dell'aria e la dissipazione del calore hanno raggiunto il limite massimo di capacità: la potenza dell'armadio superiore a 15 kW è il limite massimo di capacità di raffreddamento dell'aria e la conduttività termica del liquido è 15-25 volte quella dell'aria. C’è un urgente bisogno di aggiornare il raffreddamento a liquido. Il raffreddamento è sempre più vicino alla fonte di calore principale: si prevede che si evolva dal livello della stanza, del cabinet e del server al livello del chip. Una rigorosa regolamentazione accelera l’infiltrazione del raffreddamento a liquido: il consumo energetico dei sistemi di controllo della temperatura è uno dei fattori chiave nella riduzione del PUE. Nel contesto del dual carbon, il requisito PUE per il nodo East Digital West Computing è inferiore a 1,25/1,2.
Dietro il miglioramento della potenza di calcolo, i chip devono avere una maggiore efficienza di calcolo e completare più calcoli in un tempo più breve, il che porta inevitabilmente ad un aumento del consumo energetico dei chip. Secondo il "Libro bianco sull'affidabilità dei server raffreddati a liquido Cold Plate" dell'ODCC, nel 2022, il consumo energetico della singola CPU del processore per server Intel di quarta generazione ha superato i 350 watt, il consumo energetico del singolo chip GPU NVIDIA ha superato i 700 watt, e la densità di potenza di calcolo del cluster AI ha generalmente raggiunto i 50 kW/armadio. La temperatura operativa di un chip influisce in modo significativo sulle sue prestazioni e un aumento della densità di potenza aumenta significativamente la densità del flusso di calore del chip, con conseguente aumento della temperatura del chip. Nei chip tradizionali, il 98% del volume viene utilizzato per il raffreddamento e solo il 2% per il calcolo e il funzionamento. Tuttavia, è ancora difficile risolvere l’attuale problema della dissipazione del calore. Con il continuo e rapido miglioramento delle prestazioni dei chip, il problema della dissipazione del calore diventerà sempre più importante.
Nella scelta dei mezzi di raffreddamento si registra anche un'ulteriore tendenza verso la scelta di mezzi di raffreddamento con una migliore efficienza di raffreddamento. Secondo i dati CDCC, la conduttività termica dei liquidi è 15-25 volte quella dell'aria. Con l’aumento della densità termica, si prevede che il raffreddamento a liquido sostituirà il raffreddamento ad aria per ottenere una dissipazione del calore più efficiente. Secondo il white paper Intel "Innovative Practice for Green Data Centers - Cold Plate Liquid Cooling System Design Reference", i data center che utilizzano il raffreddamento ad aria in genere riescono a risolvere il problema del raffreddamento dell'armadio entro 12 kW, con una potenza dell'armadio superiore a 15 kW. Rispetto ai data center esistenti raffreddati ad aria, è stato raggiunto il limite massimo della capacità di dissipazione del calore del flusso d'aria e la tecnologia di raffreddamento a liquido, in quanto tecnologia con maggiore capacità di dissipazione del calore, può supportare una maggiore densità di potenza.
Le attuali soluzioni di dissipazione del calore a livello di chip includono principalmente la tecnologia di raffreddamento a liquido, la tecnologia di dissipazione del calore con accumulo di calore a cambiamento di fase, la tecnologia di raffreddamento evaporativo, ecc. La tecnologia di raffreddamento a liquido è una delle importanti soluzioni di dissipazione del calore a livello di chip e si prevede che diventi la corrente principale in futuro . Nella tecnologia di raffreddamento a liquido, copre piastre fredde, immersione, spruzzatura, ecc. Attualmente, lo sviluppo del tipo piastra fredda e immersione è relativamente maturo rispetto al tipo spray.
Spinta dall’AIGC, la crescita futura dei server AI continua ad essere ottimistica. Secondo i dati IDC, la dimensione del mercato globale dei server AI nel 2021 era di 15,6 miliardi di dollari USA e si prevede che il mercato globale dei server intelligenti AI raggiungerà i 31,8 miliardi di dollari entro il 2025, con un CAGR di 19,5 per cento ; Nel 2021, la portata del mercato cinese dei server AI ha raggiunto i 35 miliardi di RMB e si prevede che raggiungerà i 70,2 miliardi di RMB entro il 2025, con un CAGR del 19,0%. Si prevede che AIGC accelererà ulteriormente la crescita dei server AI.
