Adakah Penyejukan Cecair Penyelesaian Penyejukan Terbaik untuk Pelayan AI?

 

I Penyejukan Udara Tradisional Terbeban; Teknologi Penyejukan Cecair Muncul

 

Tiga tiang AI ialah cip, kuasa pengkomputeran, dan algoritma. Cip dan kuasa pengkomputeran adalah pemacu produktiviti, dan untuk mencapai kuasa pengkomputeran yang luar biasa, orang ramai terus mencari pemproses yang lebih pantas dan perkakasan yang lebih cekap. Apabila kuasa pengkomputeran AI meningkat dan prestasi CPU dan GPU bertambah baik, penggunaan kuasa cip dan penjanaan haba meningkat dengan sewajarnya. Sebagai contoh, cip GPU siri H200 NVIDIA mempunyai TDP (Kuasa Reka Bentuk Termal) sehingga 700W.

 

Penyejukan udara tradisional mempunyai hadnya. Prinsip penyejukan udara adalah untuk membiarkan udara mengalir ke atas permukaan sink haba untuk menghilangkan haba. Pada masa ini, penyejuk udara terbaik di pasaran boleh mengendalikan sehingga 275W kuasa. Penyejukan udara tradisional tidak lagi dapat memenuhi keperluan penyejukan pelayan AI arus perdana.

 

Teknologi penyejukan cecair telah muncul. Prinsip penyejukan cecair adalah untuk mengedarkan cecair penyejuk dalam pelayan, menyerap haba daripada komponen penjana haba melalui pertukaran haba. Penyejukan cecair menawarkan kecekapan penyejukan yang lebih tinggi dan membolehkan kawalan tepat penyejuk untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran kerja yang berbeza, walaupun ia datang dengan kos yang lebih tinggi.

 

Penyejukan cecair telah mendapat pengiktirafan rasmi. Pada Jun 2023, tiga pengendali telekomunikasi utama China bersama-sama mengeluarkan "Kertas Putih mengenai Teknologi Penyejukan Cecair untuk Operator Telekom (2023)," dengan jelas mempromosikan dua laluan teknikal: penyejukan cecair plat sejuk dan penyejukan cecair rendaman satu fasa. Mereka juga menggariskan rancangan promosi untuk 2023-2025:

 

▲ Pelan promosi untuk 2023-2025

 

 

II Apakah itu Penyejukan Cecair?

 

Penyejukan cecair ialah kaedah penyejukan yang menggunakan cecair sebagai penyejuk untuk memindahkan haba yang dijana oleh komponen dalaman peralatan IT di pusat data ke luar, memastikan bahagian peralatan IT yang menjana haba beroperasi dalam julat suhu yang selamat. Penyelesaian penyejukan cecair arus perdana terutamanya dibahagikan kepada jenis plat sejuk dan rendaman. Penyejukan cecair rendaman boleh dibahagikan lagi kepada penyejukan rendaman perubahan fasa dan bukan perubahan fasa, bergantung kepada sama ada penyejuk mengalami perubahan fasa.

 

▲ Teknologi penyejukan cecair

 

Penyejukan cecair plat sejuk berfungsi dengan menggunakan sink haba yang diperbuat daripada logam seperti tembaga atau aluminium, yang mempunyai kekonduksian terma yang baik. Haba yang dihasilkan oleh komponen dipindahkan ke penyejuk cecair dalam sink haba, yang kemudiannya membawa haba pergi.

 

Penyejukan cecair rendaman ialah kaedah penyejukan cecair sentuhan langsung di mana peralatan IT, seperti pelayan (termasuk CPU, memori, I/O, dll.), terendam sepenuhnya dalam cecair penyejuk. Penyejukan berlaku melalui peredaran cecair. Teknologi penyejukan rendaman perubahan fasa, yang sedang berkembang pesat, berfungsi dengan menyejukkan komponen penjana haba, menyebabkan penyejuk mengewap, dan kemudian memeluwapkan wap kembali ke dalam bentuk cecair untuk digunakan semula. Kaedah ini menawarkan kecekapan penyejukan yang lebih tinggi dan bunyi yang lebih rendah.

 

 

III Perlukah Semua Penyelesaian Penyejukan Pelayan Digantikan dengan Penyejukan Cecair?

 

Jelas sekali tidak. Kaedah penyejukan pusat data termasuk penyejukan udara paksa dan penyejukan cecair. Walaupun teknologi penyejukan udara agak matang, penyejukan cecair merupakan keperluan baharu yang didorong oleh peningkatan keperluan penyejukan pusat data dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

 

Pada masa ini, pusat data terutamanya mempunyai tiga penyelesaian penyejukan:

1. Mereka bentuk pusat data baharu yang bergantung semata-mata pada penyejukan cecair, mewujudkan pusat data yang lebih kecil dan cekap dengan kuasa pengkomputeran yang besar.

2. Mereka bentuk pusat data yang terutamanya menggunakan penyejukan udara tetapi termasuk pilihan penyejukan cecair untuk memudahkan peralihan masa hadapan.

3. Pengendali pusat data menyepadukan penyejukan cecair ke dalam kemudahan penyejuk udara sedia ada, selalunya menukar sebahagian sistem penyejukan udara kepada penyejukan cecair.

 

▲ Disyorkan Kaedah Penyejukan untuk Pelbagai Jenis Pusat Data

 

 

 

IV Apakah Cabaran yang Dihadapi Penyejukan Cecair?

 

1. Isu Kos

Kos sistem penyejukan cecair termasuk kos bahan yang tinggi (penyejuk, sink haba, paip, dll.), serta kerumitan reka bentuk dan pembuatan, kos pemasangan dan penyelenggaraan yang tinggi, dan keperluan untuk pelaburan yang lebih tinggi untuk mencapai kebolehpercayaan yang tinggi.

 

2. Isu Kebolehpercayaan

 

Kestabilan:Kestabilan kimia cecair penyejuk mungkin tidak mencukupi, membawa kepada degradasi, pengoksidaan, atau penghasilan bahan berbahaya semasa penggunaan, menjejaskan kesan penyejukan dan kestabilan sistem.

 

Kebocoran:Sekiranya berlaku kebocoran cecair, saluran paip tersumbat atau kejadian lain, sistem penyejukan cecair tidak langsung sedia ada mungkin gagal mengesan kerosakan dalam masa, menjejaskan keselamatan pelayan.

 

Keserasian:Sesetengah peralatan pusat data mungkin tidak sesuai untuk sistem penyejukan cecair, memerlukan penyesuaian dan pengubahsuaian tambahan.

 

 

V Apakah Industri Huluan dan Hilir dalam Penyejukan Cecair?

 

Ekosistem industri penyejukan cecair termasuk pembekal komponen huluan, pembekal pelayan penyejukan cecair pertengahan dan pengguna kuasa pengkomputeran hiliran, dengan tumpuan pada plat sejuk dan sistem penyejukan cecair rendaman.

 

▲ Prinsip Sistem Penyejukan Cecair Plat Sejuk

 

▲ Prinsip Sistem Penyejukan Cecair Perendaman

 

 

1. Hulu

 

▲ Hulu Sistem Penyejukan Cecair Plat Sejuk
 

Sistem Penyejukan Cecair Plat Sejuk terutamanya terdiri daripada CDU, sumber sejuk, penyejuk, saluran paip penyejuk cecair, dan kabinet penyejuk cecair. Sistem penyejukan cecair rendaman terutamanya terdiri daripada CDU, sumber sejuk, saluran paip penyejuk cecair, ruang rendaman, peralatan IT dan penyejuk.

 

Unit Agihan Penyejukan (CDU)

CDU digunakan untuk pertukaran haba antara penyejuk suhu tinggi di bahagian kedua dan sumber sejuk di bahagian utama, menyediakan pengedaran penyejukan untuk peralatan IT yang disejukkan cecair dan menguruskan pemantauan suhu, tekanan dan aliran. Ia mempunyai fungsi seperti pertukaran haba, pemanduan peredaran, penulenan penyejuk, dan penyimpanan cecair. CDU terutamanya terdiri daripada penukar haba/kondenser, pam edaran, penapis, tangki simpanan cecair, dan aksesori (injap, saluran paip, penyambung, penderia, dll.).

 

Sumber Sejuk

Sumber sejuk luar sistem penyejukan cecair boleh dipilih berdasarkan keadaan daripada penyejuk kering, menara penyejuk tertutup atau penyejuk.

 

Talian Paip Penyejuk Cecair

Talian paip adalah komponen perlu yang menyambungkan plat sejuk pertukaran haba, unit pengedaran penyejukan, unit pertukaran haba dan sumber sejuk luar. Secara amnya, saluran paip edaran boleh dibahagikan kepada jenis sambungan terus (tak segerak) dan sambungan gelung (segerak) berdasarkan kaedah sambungan yang berbeza.

 

Bahan penyejuk

Penyejuk biasa untuk sistem plat sejuk termasuk air, etilena glikol, propilena glikol, dsb. Penyejuk ini mempunyai kapasiti haba tentu yang tinggi dan kelikatan yang rendah, membolehkannya menyerap haba yang dihasilkan oleh peralatan dengan cepat dan memindahkannya ke penukar haba untuk dilesapkan.

 

Penyejuk rendaman biasa (penebat) termasuk minyak mineral, sebatian fluorokarbon, dsb. Antaranya, penyejukan perubahan fasa hanya boleh menggunakan sebatian fluorokarbon tidak mudah terbakar. Keserasian antara medium penyejuk dan bahan pelbagai komponen adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi prestasi sistem penyejukan cecair perubahan fasa rendaman.

 

Pada masa ini, terdapat beberapa jenis cecair berfluorinasi yang tersedia untuk penyejukan perubahan fasa rendaman, dengan pembekal utama ialah 3M. Penyejukan cecair rendaman China masih di peringkat awal.

 

Ruang Tertutup

Ruang digunakan untuk mengandungi penyejuk perubahan fasa. Ruang mesti dimeterai pada plat sejuk, saluran paip, penyambung, dan bahagian lain untuk memastikan keselamatan tanpa kebocoran, dengan itu memastikan integriti penghantaran kuasa dan isyarat dan keselamatan pusat data. Oleh itu, komponen pengedap tersuai diperlukan, seperti gasket getah, penyambung alur keluar cecair, penyambung kuasa, penyambung isyarat, dsb.

 

Kabinet Penyejuk Cecair

Kabinet penyejuk cecair terutamanya terdiri daripada plat penyejuk cecair, manifold, saluran paip, penyambung, penyambung cepat, pengedar cecair dan pemampat pilihan.

 

Plat penyejuk cecair bertindak sebagai unit pemindahan haba, bersamaan dengan penyejat dalam sistem penyejukan, dan merupakan teknologi utama yang direka untuk sistem penyejukan. Ia biasanya terdiri daripada plat penutup, sirip, plat asas, dan meterai.

Manifold ialah peranti yang menyambungkan unit pengedaran penyejukan ke plat sejuk pelayan penyejuk cecair. Lazimnya dibina ke dalam kabinet, ia mengagihkan aliran penyejuk secara sama rata ke setiap lapisan plat sejuk dan mengumpul penyejuk selepas ia menyerap haba, menghantarnya melalui paip penyambung ke unit pengedaran penyejuk.

 

Penyambung pantas terdiri daripada badan utama dan terminal hujung. Badan utama ialah unit utama untuk mencapai sambungan penyambung cepat cecair dan fungsi pengedap, manakala terminal hujung berfungsi sebagai port pemasangan untuk memasang dan mengamankan penyambung cepat cecair.

 

Sistem Kawalan

Sistem kawalan memantau dan mengawal operasi sistem penyejukan, termasuk penderia suhu dan tekanan, yang mengukur pelesapan haba dan melaraskan kelajuan pam atau kadar aliran penyejuk.

 

Peranti Penapisan dan Pemurnian

Penapis digunakan untuk mengeluarkan serpihan dan zarah daripada cecair penyejuk, memastikan prestasi sistem dan jangka hayat. Kaedah seperti pensterilan UV atau rawatan kimia boleh membersihkan penyejuk.

 

2. Pertengahan

Aliran tengah terutamanya terdiri daripada sistem penyejukan cecair, di mana komponen utama seperti radiator, pam, paip dan penyejuk disepadukan ke dalam satu sistem. Syarikat-syarikat ini memerlukan tahap kepakaran teknikal dan kapasiti pengeluaran tertentu untuk memastikan kualiti dan prestasi produk.

 

3. Hilir

Pengguna hiliran kuasa pengkomputeran termasuk pusat data, superkomputer, pelayan AI, peranti elektronik, kenderaan tenaga baharu, laser, penyongsang dan peralatan industri lain. Teknologi penyejukan cecair juga digunakan dalam bidang aeroangkasa. Disebabkan oleh ciri-ciri penyejukan kecekapan tinggi, pusat data sejukan cecair dan infrastrukturnya digunakan terutamanya dalam bidang pengkomputeran berprestasi tinggi. Pada masa ini, industri yang menggunakan teknologi penyejukan cecair termasuk internet, kewangan, telekomunikasi, tenaga, biologi dan penjagaan kesihatan.

 

Antaranya, internet ialah pelanggan teras pusat data sejukan cecair, dengan permintaan data yang ketara, pangkalan pengguna yang luas dan volum perniagaan yang besar. Keperluan kuasa pengkomputeran untuk pusat data adalah tinggi, dengan ketumpatan kuasa satu kabinet melebihi 10kW.

 

 

VI Pada Peringkat Apakah Pengindustrian Penyejukan Cecair?

 

Pada masa ini, pelbagai pengesahan pusat data sejukan cecair kebanyakannya telah siap, dan tiga tahun akan datang akan menyaksikan pengembangan teknologi penyejukan cecair secara besar-besaran. Dari segi teknikal, penyejukan plat sejuk kekal sebagai penyelesaian penyejukan cecair arus perdana di pasaran; di hadapan pembangunan perindustrian, model penghantaran tindanan penuh, daripada infrastruktur kepada peralatan AI, telah menjadi konsensus dalam industri; di hadapan pelanggan, sektor internet dan telekomunikasi, dua pelanggan aplikasi industri pusat data terbesar, telah menunjukkan pengiktirafan positif terhadap teknologi penyejukan cecair.

 

Menurut laporan separuh tahunan 2023 yang didedahkan oleh syarikat industri berkaitan, pusat data sejuk cecair mereka telah mengumpul lebih 260MW kapasiti, melibatkan pelbagai industri seperti teknologi, tenaga, kerajaan, kewangan dan internet.

 

 

VII Berapa Besarkah Pasaran untuk Penyejukan Cecair AI?

 

Menurut data daripada Caitong Securities, saiz pasaran pusat data sejuk cecair China akan berkembang daripada 6.999 bilion yuan pada 2022 kepada lebih 35.877 bilion yuan pada 2025, dengan saiz pasaran penyejukan cecair pusat data AI meningkat daripada 5.552 bilion yuan pada 2022 kepada 27.964 bilion yuan pada 2025, mewakili kadar pertumbuhan tahunan kompaun sebanyak 76.2%. Berdasarkan klasifikasi produk, produk penyejukan cecair rendaman, dengan kecekapan penyejukan yang lebih tinggi dan keupayaan untuk mengurangkan PUE (Keberkesanan Penggunaan Kuasa) pusat data secara berkesan, dijangka menguasai bahagian pasaran yang lebih besar, meningkat daripada 18% pada 2019 (dengan sejuk). produk penyejukan cecair plat menyumbang 82%) kepada 41% pada 2025.

 

Memandangkan pasaran menuntut penyejukan dan kecekapan tenaga yang lebih tinggi untuk infrastruktur pusat data, industri meramalkan bahawa kadar penembusan produk penyejuk cecair akan mencapai 20% menjelang 2025, dengan bahagian pasaran berkembang secara berterusan. Masa musim bunga aplikasi berskala besar untuk pelayan sejukan cecair AI semakin menghampiri!

 

 

VIII Apakah Syarikat Penyejuk Cecair Terkenal?

 

Pemain utama dalam pasaran penyejukan cecair plat sejuk luar negara termasuk IBM, CoolIT Systems, Asetek, dan Motivair, manakala pemain utama dalam pasaran penyejukan cecair rendaman ialah GRC, LiquidStack, dan Midas.