روندهای نوظهور و شکل‌گیری پیشرفت‌های نوآورانه در خصوص آینده‌ی خنک‌کاری مستقیم تراشه‌های الکترونیکی را در سال 2024 کشف کنید. ادغام هوش مصنوعی (AI) و تکنولوژی پیشرفته سرمایش، تغییرات قابل توجهی را در مراکز داده ایجاد کرده است.
از جمله مهم‌ترین این تغییرات، ظهور پدیده سرمایش مستقیم تراشه‌ها با مایع خنک‌کننده است که معرف یک راه‌حل پیچیده مدیریت حرارت در شبکه‌های خوشه‌ای با چگالی‌های بالای یونیت‌های پردازش گرافیکی (GPU) است.
در نتیجه با به‌کارگیری یونیت‌های پردازش گرافیکی مدل GPU H100 شرکت NVIDIA، بر تاخیر و کندی سیستم‌های قدیمی فائق آمده و سال 2024 در حال جهش به سمت سالی محوری است که حرکتی قابل توجه به سمت هوش مصنوعی و قابلیت‌های محاسباتی پیشرفته آن را نشان می‌دهد.
سرمایش تراشه با مایع خنک‌کننده (D2C) از یک عملکرد لوکس در حال تبدیل به یک نیاز ضروری برای تغذیه‌ی سرورهای چگال در سیستم شاخه‌ای، در سیستم‌های ابری و شبکه‌های ملی است.
نقش هوش مصنوعی در نوآوری‌های تکنولوژی سرمایش
با افزایش تقاضا برای هوش مصنوعی و محاسبات پرمصرف آن، چالش گرمایشی قابل توجهی پدیدار می‌شود:
مدیریت کارآمد بار سرمایش مورد نیاز هوش مصنوعی
به همین علت، پیش‌بینی می‌شود استفاده از روش‌های خنک کاری با مایع خنک‌کننده به ویژه در خنک‌کاری مستقیم تراشه‌ها به صورت تک‌فازی (به‌منظور مدیریت حرارت زیاد تولید شده در پکیج رک‌های سروری و پردازنده‌های گرافیکی شاخه‌ای با تراکم بالا) افزایش یابد.
در حالی که برآورد بازار سرمایش مراکز داده با مایع خنک‌کننده در دنیا طی سال 2021 میلادی، 2.25 میلیون دلار عنوان شده است، این رقم با پیش‌بینی صورت گرفته تا سال2032 با نرخ رشد 25.8 درصد به 31.07 میلیون دلار خواهد رسید. این یک بازتاب از نیاز فوری بازار به سیستم-های سرمایش پردازنده‌های کامپیوتری و پردازنده‌های گرافیکی در سیستم شاخه‌ای مراکز داده است که در حال افزایش حول محور هوش مصنوعی و سیستم‌هایی با کاربری محاسبات گسترده است.
ظهور پادهای GPU و راه‌حل‌های مرکز داده ماژولار
با افزایش استفاده از هوش مصنوعی که توسط نظرسنجی KPMG انجام شده است، 72٪ از مدیران عامل ایالات متحده آن را بسیار مهم می‌دانند در واقع مشخص شده است که فوریت برای فناوری‌های خنک‌کننده‌ی پیشرفته، به ویژه خنک‌کننده‌ی تراشه با خنک‌کننده مایع مستقیم در سطح بی‌نظیری قرار دارد. سرمایه‌گذاری در فناوری‌های ممتاز، مانند پردازنده‌های گرافیکی NVIDIA H100 که هر کدام بیش از 30,000 دلار هزینه دارند، نیاز ضروری به خنک‌کنندگی کارآمد را برای حفاظت از این سرمایه‌گذاری‌ها به وضوح نشان می‌دهد.
برای پاسخ به این نیاز، شرکت‌ها در حال توسعه‌ی پادهای پردازنده‌های گرافیکی و راهکارهای مرکز داده ماژولار، که برای محیط‌های پیچیده سرور امروزی، از جمله سیستم محاسباتی ابری و تجهیزات با چگالی بالا طراحی شده‌اند.
این نوآوری‌ها بر کارآیی تأکید می‌کنند و از خنک‌کنندگی مستقیم بر روی تراشه با هدف افزایش عملکرد سرور، کاهش خطرات بیش‌گرمایی و ارتقای بهره‌وری پردازنده های گرافیکی استفاده می‌کنند.
در سال 2024، حرکت به سمت مشارکت استراتژیک با کمپانی‌های ارائه‌دهنده‌ی زیرساخت و سیستم سرمایش خنک‌کننده با مایع، مدیریت بهینه و موثر سیستم‌های شاخه‌ای پر تراکم را فراهم می‌کند، این امر موجب می‌شود که مراکز داده ماژولار یک گزینه قابل مقیاس و کارآمد برای اپراتورهای مراکز داده باشند. این رویکرد نه تنها به تقاضای رو به افزایش محاسبات پیشرفته پاسخ می‌دهد بلکه به بهره‌وری عملیاتی، کاهش مصرف انرژی و گسترش سریع آن کمک می‌کند.
رشد سرمایش مستقیم تراشه با مایع خنک‌کاری
در سال جاری خنک‌کاری مستقیم تراشه‌ها با مایع خنک‌کننده به‌عنوان پیشتاز بخش سرمایش ظاهر شده است. بهره‌گیری از صفحات سرمایشی میکروکانال‌ها یا میکروجت‌ها، به‌عنوان جزئی از سیستم‌های سرمایش، به‌منظور افزایش راندمان انتقال حرارت در نظر گرفته می‌شود. در حوزه‌ی فناوری‌های کولینگ، روش سرمایش مستقیم بر روی تراشه و روش غوطه‌وری در یک رقابت جهانی برای سلطه بر این حوزه هستند.
در زمینه‌ی سرمایش تک‌فازی به روش غوطه‌وری، توسعه‌های مداومی برای افزایش توانایی آن در مدیریت توان‌های با چگالی بالاتر در حال انجام است. این هدف شامل یکپارچه‌سازی فن‌ها و مکانیسم‌های قدرت جانبی در مخزن روغن است.
تا به امروز، توسعه‌های اخیر به بیش از 1,000 وات ظرفیت سرمایشی نرسیده‌اند و شرایط عملیاتی هنوز با استانداردهای اطمینان‌پذیری تعیین شده توسط تولیدکنندگان تراشه‌ها هم‌خوانی ندارد. به‌عنوان مثال، در گام‌های آزمایشی اغلب منجر به افزایش دمای تراشه به بیش از 80 درجه سانتی‌گراد می‌شود و به جریان با نرخ بالا در حدود هفت لیتر در دقیقه نیاز است. با وجود افزایش عملکرد به همراه هزینه‌ی بهره‌وری، خنک‌کاری به روش غوطه‌وری کاربرد خود را برای بازار دارد.
به عبارت دیگر، سرمایش با مایع خنک‌کننده دوفازی به دلیل نیازهای برنامه‌های مبتنی بر هوش مصنوعی در حال محبوب‌تر شدن است. این روش با موانع خود روبرو است، زیرا صنعت به سمت راهکارهای سرمایشی سازگار با محیط‌زیست به همراه کارایی عملیاتی حرکت می‌کند.
مداخله‌گران: تأثیرات زیست‌محیطی
در سرمایش با مایع خنک‌کننده در حالت دو فازی یا سرمایش مستقیم بر روی تراشه یا روش‌های دیگر، استفاده از مواد شیمیایی به ویژه مواد پلی‌فلوروآلکیل (PFAS) در روش‌های خنک‌کاری به شیوه‌ی غوطه‌وری دو فازی، مورد بررسی قرار می‌گیرد که اغلب «مواد شیمیایی ابدی» شناخته می‌شوند.
این مواد، در حالی که در امر سرمایش موثر هستند، اثرات زیست‌محیطی و بهداشتی آن‌ها در حال بررسی هستند.
بازار، تأثیرات را هنگامی به‌صورت مستقیم تجربه کرد که شرکت 3M، یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان PFAS، کارخانه‌ی اصلی خود را در اوایل سال 2022 تعطیل کرد. در سالی مانند 2024، انتظار می‌رود تدابیر نظارتی مربوط به این مواد تشدید شود، که این موضوع بازتابی از تعهد جهانی به شیوه‌های پایدار است.
در پاسخ به این موضوع، احتمالا شرکت‌ها به سوی تولیدکنندگان سیستم‌های خنک‌کننده تک‌فاز و مستقیم بر روی تراشه (D2C) جذب خواهند شد تا از پایداری و انطباق طولانی‌مدت اطمینان حاصل کنند. تلاش برای روش‌های سرمایشی پایدار برای حمایت از نسل‌های بعدی محاسبات پیشرفته ضروری است، و بر تعهد صنعت به نوآوری و مسئولیت‌پذیری زیست‌محیطی تاکید دارد.
خنک‌کاری با مایع وارد مراکزداده اشتراکی (کولوکیشن) می‌شود
در سال 2024، انتظار می‌رود که دامنه سرمایش مستقیم با مایع خنک‌کننده، فراتر از مراکز داده شرکت‌های شخصی گسترش یابد و مراکز داده اشتراکی و چندکاربره را پوشش دهد. همان‌طور که شرکت‌ها به بهره‌وری و کارایی اولویت می‌دهند، مراکز داده اشتراکی نیز نقش مؤثری در تخلیه و مدیریت بارهای کاری متنوع ایفا خواهند کرد.
مراکز و سایت‌های چندکاربره اغلب شامل بارهای کاری متنوع از مشتریان مختلف است که هر کدام از آن‌ها نیازهای سرمایشی منحصر به‌فرد دارد. با این حال، با تشدید تقاضا برای قدرت محاسباتی، انتظار می‌رود که امکانات کولوکیشن‌ها (مراکز داده اشتراکی)، به‌منظور حفظ رقابت‌پذیری، راه‌حل‌های سرمایشی با مایع خنک‌کننده را در ابتدا به پیشنهادات خود اضافه کند.
تامین‌کنندگان اصلی کولوکیشن مانند Equinix و Sabey Data Centers در حال حاضر اقدامات موثری برای تنوع در راهکارهای سرمایشی خود انجام می‌دهند.
به‌عنوان مثال، Equinix به سرعت در حال استفاده از راه‌حل‌های سرمایشی بااستفاده از خنک‌کننده مایع، شامل مبدل‌های حرارتی تک‌فاز در تماس مستقیم با تراشه و مبدل‌های حرارتی پشت رک، برای پشتیبانی از حجم کاری هوش مصنوعی سازمانی است.
در همین حال، مراکز داده Sabey شاهد کاهش قابل توجه 13.5٪ در مصرف برق از طریق اجرای سیستم سرمایش هوا به کمک مایع بودند. این کاهش به مشتریان این امکان را می‌دهد که سرورهای IT با چگالی بالاتری را پیاده‌سازی کنند در حالی که از فضای کمتری استفاده می‌کنند. این عمل، نه تنها ظرفیت امکانات Sabey را گسترش می‌دهد، بلکه به آن‌ها امکان می‌دهد نرخ‌های برق رقابتی‌تری را به دلیل بهبود کارایی سرمایشی ارائه دهند.
همان‌طور که راه‌حل‌های سرمایش با مایع خنک‌کننده به عنوان گزینه‌ای مورد توجه برای سرورهای هوش مصنوعی و مراکز داده شاخه‌ای محاسبات سریع (HPC) به شمار می‌روند، کالوکیشن‌هایی که این راه‌حل‌ها را به‌کار می‌گیرند، می‌توانند قدرتمحاسباتی بیشتری را در یک فضای کوچک-تر جای دهند و باعث افزایش بهره‌وری و خدمات به مشتریان متنوع می‌شوند. حمایت از سرمایش با مایع خنک‌کننده مبتنی بر آب، مراکز داده اشتراکی را قادر می‌سازد تا دیتاسنترهای جهانی خود را به شیوه‌ای ایمن‌تر از خنک‌کننده مایع دو فاز، کارآمدتر کنند.
نتیجه‌گیری: خنک‌کاری با مایع، راه‌حلی برای زیرساخت‌های مرکز داده است
تکامل سریع هوش مصنوعی و نیاز به قابلیت‌های پیشرفته محاسباتی، مرزهای راه‌حل‌های مدیریت سرمایش سنتی را به چالش کشیده است. سرمایش مستقیم با مایع خنک‌کننده بر روی تراشه، به ویژه سیستم‌های تک فازی، در جبهه این انقلاب قرار دارد و یک راه‌حل کارآمد و پایدار برای چالش‌های حرارتی ایجاد شده توسط سیستم‌های خوشه‌ای پردازنده‌های گرافیکی با تراکم بالا و بارهای کاری هوش مصنوعی ارائه می‌کند.
بازار سرمایش خنک‌کاری با مایع مستقیم در مراکز داده جهانی به طور قابل توجهی در حال رشد است که این رشد نشان‌دهنده گذار این صنعت به سمت زیرساخت‌های محاسباتی با کارایی بالا و صرفه‌جویی در انرژی است، اتخاذ این فناوری‌های سرمایشی پیشرفته نه تنها یک روند است بلکه یک ضرورت است. ورود نهادهای نظارتی برای اطمینان از پایبندی به مقررات زیست محیطی و گسترش راهکار سرمایشی با مایع به صورت مستقیم به مراکز داده اشتراکی، آینده مراکز داده امیدوارکننده به نظر می‌رسد.
این گذار به سمت سرمایش مستقیم با مایع خنک‌کننده بر روی تراشه، یک جنبش گسترده‌تر به سوی نوآوری، پایداری و کارایی را شامل می‌گردد و سال 2024 را به عنوان یک سال تحول‌آفرین برای زیرساخت مراکز داده و صنعت محاسبات گسترده، نشان می‌دهد.
دیدگاه خود را بنویسید