GPU servera-termosifona siltuma izkliedes tehnoloģijas siltuma izkliedes problēma

Attīstoties dziļās mācīšanās, simulācijas, BIM dizaina un AEC nozares lietojumprogrammām dažādās nozarēs, AI tehnoloģijas virtuālās GPU tehnoloģijas svētībā ir nepieciešama jaudīga GPU skaitļošanas jaudas analīze. Gan GPU serveri, gan GPU darbstacijas mēdz būt miniaturizētas, modulētas un ļoti integrētas. Siltuma plūsmas blīvums bieži sasniedz 7–10 reizes vairāk nekā tradicionālajai ar gaisu dzesējamajai GPU servera iekārtai. Sakarā ar centralizētu moduļu uzstādīšanu ir liels skaits NVIDIA GPU grafisko karšu ar lielu siltuma daudzumu, tāpēc siltuma izkliedes problēma ir ļoti pamanāma. Agrāk parasti izmantotā siltuma izkliedes projektēšanas tehnoloģija vairs nevar apmierināt jauno sistēmu prasības. Tradicionālos ar ūdeni dzesējamos GPU serverus vai šķidruma dzesēšanas GPU serverus nevar atdalīt no ventilatoru atbalsta. Šodien mēs analizēsim termosifona siltuma izkliedes tehnoloģiju.

Pašlaik tirgū esošā termosifona siltuma izkliedes tehnoloģija galvenokārt izmanto kolonnu vai plākšņu radiatoru, radiatora apakšā tiek ievietota siltumnesēja caurule, korpusā tiek ievadīts darba šķidrums un izveidota vakuuma vide. . Šī ir normālas temperatūras gravitācijas siltuma caurule. Darba process ir šāds: Radiatora apakšā apkures sistēma caur siltumnesēja cauruli uzsilda darba šķidrumu apvalkā. Darba temperatūras diapazonā darba šķidrums vārās, un tvaiks paceļas uz radiatora augšējo daļu, lai kondensētos un izdalītu siltumu, un kondensāts plūst gar radiatora iekšējo sienu. Atplūdi uz apkures sekciju atkal uzkarsē un iztvaicē, un siltums tiek pārnests no siltuma avota uz radiatoru, nepārtraukti mainot darba šķidruma cikla fāzi, lai sasniegtu apkures un sildīšanas mērķi.

1 Termosifona siltuma izkliedes pielietošana GPU darbstacijās

Kā katra CPU dzesētāja paaudze pakāpeniski virzās uz mūsdienu teorētiskās veiktspējas robežu. No primitīvākā alumīnija siltuma izlietnes līdz mūsdienām tā ir laba izvēle. Jūs domājat, ka, tā kā dažas mazas spuras ir tik vienkārši lietojamas, vai labāk ir izmantot vairāk un lielākas spuras? Tomēr rezultāts nav tāds. Jo tālāk spuras atrodas no siltuma avota, jo zemāka ir spuru temperatūra. Kad temperatūra nokrītas līdz apkārtējā gaisa temperatūrai, neatkarīgi no spuru izgatavošanas ilguma, siltuma pārnese nepalielināsies.

Kad mūsdienu GPU skaitļošanas enerģijas patēriņš sasniedz diapazonu no 75 līdz 350 vatiem vai pat augstāk, siltuma dizaina inženieri vēršas pie jaunu siltuma izkliedes metožu izstrādes. Siltuma caurule pati par sevi nepalielina radiatora siltuma izkliedes spēju. Tās funkcija ir vienlaikus izmantot siltuma vadīšanu un siltuma konvekciju, lai panāktu daudz augstāku siltuma pārneses efektivitāti nekā pašam metālam.

Jau 1937. gadā parādījās termosifona tehnoloģija. Normālas darbības laikā šķidrums siltuma caurulē vārās, un tvaiks caur tvaika kameru sasniegs kondensāta galu, un tad tvaiks atgriezīsies šķidrumā un pēc tam caur caurules serdi atgriezīsies siltuma avotā. Caurules kodols parasti ir saķepināts metāls. Tomēr, ja siltuma caurule absorbē pārāk daudz siltuma, siltuma caurules izžūšanas parādība&"; notiks. Šķidrums ne tikai kļūst par tvaiku tvaika kamerā, bet arī kļūst par tvaiku caurules kodolā, kas neļauj tam pāriet atpakaļ uz šķidrumu, lai atgrieztos siltuma avotā, kas ievērojami palielina siltuma caurules termisko pretestību.

Tagad mūsu akcents ir termosifons. Termosifona siltuma izkliedēšana nav līdzīga siltuma caurulei, kurā tiek izmantots caurules kodols, lai šķidrums nonāktu atpakaļ iztvaikošanas galā, bet tiek izmantota tikai gravitācija kopā ar dažiem ģeniāliem dizainiem, lai izveidotu cirkulāciju, un šķidruma iztvaikošanas procesu izmanto kā ūdens sūkni . Šī nav jauna tehnoloģija, tā ir ļoti izplatīta rūpnieciskos pielietojumos ar lielu siltuma izdalīšanos.

Vispārīgi runājot, aukstumaģents GPU iekšpusē uzvārīsies, ieplūdīs uz augšu iekšpusē esošajā kondensācijas pusē, atkal mainīsies uz šķidrumu un atgriezīsies iztvaikošanas pusē. Teorētiski ir divas galvenās priekšrocības:

1. Izvairieties no siltuma cauruļu izžūšanas, un tās var izmantot īpaši augstas veiktspējas mikroshēmu pārspīlēšanai

2. Tā kā nav nepieciešams ūdens sūknis, uzticamība ir labāka nekā tradicionālā integrētā ūdens dzesēšana

Svarīgākais termosifona siltuma izkliedes punkts ir tas, ka tā biezums tiks samazināts no tradicionālajiem 103 mm līdz tikai 30 mm (samazināts līdz mazāk nekā trešdaļai), un forma ir salīdzinoši maza un neietekmēs veiktspēju. Lai atvieglotu termosifona siltuma izkliedes iekārtu apstrādi, vairums ražotāju pašlaik izmanto alumīnija materiālus. Tiek izmantots arī varš, un temperatūra var tikt pazemināta par 5-10 grādiem tikai GPU serveriem, kas rada vairāk siltuma.