مس یا آلومینیوم که برای محلول خنک کننده مایع بهتر است

با توسعه سریع فناوری هوش مصنوعی، به ویژه در زمینه هایی مانند یادگیری عمیق و مدل های زبان در مقیاس بزرگ، تقاضا برای قدرت محاسباتی به طور قابل توجهی افزایش یافته است. مدل‌های هوش مصنوعی امروزی، مانند GPT-4o، ده‌ها یا حتی میلیاردها پارامتر دارند و به منابع محاسباتی عظیمی برای آموزش نیاز دارند. آموزش این مدل‌ها به تعداد زیادی خوشه‌های GPU یا TPU نیاز دارد که هنگام کار با بار کامل، مقدار قابل توجهی گرما تولید می‌کنند. علاوه بر این، برای ارائه پاسخ بلادرنگ در برنامه‌ها، بسیاری از سیستم‌های هوش مصنوعی نیاز به عملکرد مداوم دارند. این سیستم‌ها معمولاً در مرکز داده یا دستگاه‌های محاسباتی لبه‌ای مستقر می‌شوند که با مصرف انرژی و چالش‌های خنک‌کننده بالایی نیز مواجه هستند.

با پیشرفت فناوری تراشه و رشد سریع قدرت محاسباتی سرور، ساخت مراکز داده بزرگ با چگالی بالا و مصرف انرژی بالا به یک انتخاب ضروری برای تعادل قدرت محاسباتی و مقررات محیطی تبدیل شده است. سیستم تبرید یکی از زیرساخت های مهم در مراکز داده است. در عملیات مرکز داده با چگالی بالا، خنک کننده هوای سنتی با مشکلات اتلاف حرارت ناکافی و مصرف جدی انرژی مواجه است. فناوری خنک‌کننده مایع به راه‌حل بهینه برای کاهش PUE در مراکز داده، با مزایای اقتصادی بیشتر در 15 کیلووات/کابینت و بالاتر تبدیل شده است.

فناوری صفحه خنک کننده مایع یک محلول حرارتی است که به طور غیرمستقیم گرمای اجزا را به یک مایع خنک کننده محصور در یک خط لوله در گردش از طریق یک صفحه سرد (حفره بسته متشکل از فلزات با هدایت حرارتی بالا مانند مس و آلومینیوم) منتقل می کند و سپس از خنک کننده استفاده می کند. مایعی برای از بین بردن حرارت

صفحه مایع سرد اولین روش خنک کننده مایع با بلوغ بالا و قیمت نسبتا پایین است. بر اساس داده های تحقیقاتی، خنک کننده مایع صفحه سرد 90 درصد از سهم بازار چین را به خود اختصاص داده است. خنک کننده مایع صفحه سرد با چسباندن محکم صفحه سرد به المنت گرمایشی، انتقال گرما از المنت گرم کننده به مایع خنک کننده در صفحه سرد حاصل می شود. این ساده، خشن، اما موثر است. انتظار می رود نرخ نفوذ فناوری خنک کننده مایع در مراکز داده در سال 2022 حدود 5 تا 8 درصد باشد و خنک کننده هوا همچنان بیش از 90 درصد از سهم بازار را در اختیار دارد.

رسانایی حرارتی مس حدود 400 W/mK و رسانایی حرارتی آلومینیوم حدود 235 W/mK است. هدایت حرارتی مس بسیار بالاتر از آلومینیوم است. بنابراین، صفحات سرد مسی از نظر تئوری می توانند گرمای تولید شده توسط سرورها را سریعتر به خنک کننده منتقل کنند و در نتیجه به اتلاف گرمای کارآمدتری دست می یابند. اگرچه رسانایی حرارتی آلومینیوم به خوبی مس نیست، رسانایی حرارتی آن نسبتاً بالا است، که برای رفع نیازهای اتلاف گرما در اکثر سرورهای خنک شونده مایع کافی است.

چگالی مس نسبتاً زیاد است، حدود 8.96 گرم بر سانتی متر مربع، که باعث می شود صفحه سرد مسی نسبتاً سنگین باشد. این ممکن است چالش های خاصی را برای طراحی ساختاری و نصب سرور ایجاد کند. آلومینیوم دارای چگالی کمتری در حدود 2.70 گرم بر سانتی‌متر مربع است که بسیار سبک‌تر از مس است، بنابراین صفحات سرد آلومینیومی مزیت قابل توجهی در وزن دارند. چگالی کم آلومینیوم باعث سبک تر شدن صفحات سرد آلومینیومی می شود. این نه تنها برای کاهش وزن کلی سرور مفید است، بلکه ممکن است استحکام ساختاری سرور را تا حدی بهبود بخشد. علاوه بر این، مواد آلومینیوم سبک تر است، که برای کاهش وزن کلی سرورها و کاهش هزینه های حمل و نقل و نصب مفید است.

صفحات سرد مسی و آلومینیومی مزایا و معایب خاص خود را در استفاده از سرورهای خنک کننده مایع دارند. در شرایطی که نیازهای حرارتی زیاد است و هزینه مورد توجه اصلی نیست، صفحات سرد مسی ممکن است مناسب‌تر باشند. در تعقیب مقرون به صرفه بودن و وزن سبک، صفحات سرد آلومینیومی ممکن است مزایای بیشتری داشته باشند. انتخاب خاص باید به طور جامع بر اساس الزامات و محدودیت های سناریوی برنامه خاص در نظر گرفته شود. اگر بتوانیم درک دقیقی از موقعیت های خاص مانند بار حرارتی، بودجه، محدودیت وزن و غیره در سناریوی کاربردی داشته باشیم، می تواند به ما در انتخاب دقیق تری کمک کند.