Sunucular için Sıvı Soğutma Endüstrisi Üzerine Araştırma

 

IDC tipik bir yüksek enerji tüketim endüstrisidir ve enerji tüketim politikası kısıtlamalarıyla karşı karşıyadır. Gelişmiş bölgeler enerji tüketim kısıtlama politikaları getirmiştir ve IDC'nin enerji tüketimi esas olarak soğutmaya yoğunlaşmıştır. AI sunucularının termal güç tüketimi, sıradan sunucuların beş katından fazladır ve soğutmayı sağlamak ve PUE seviyelerini azaltmak için daha verimli sıvı soğutma gerektirir.

 

Nvidia ve yerli operatörler tarafından yönlendirilen sunuculardaki sıvı soğutmanın (soğuk plaka) penetrasyon oranı 2024'te %10'u aşarak hızlı bir büyüme aşamasına girecek. Yerli sıvı soğutma penetrasyon oranının 2028'e kadar %30'a ulaşması ve 20 milyar RMB'nin üzerinde bir pazar büyüklüğüne ulaşması bekleniyor.

 

Sıvı soğutma sistemindeki en değerli bileşenler sıvı soğutma plakaları ve borularıdır. Yurt içi pazarın 2028 yılına kadar yaklaşık 10 milyar RMB olacağı tahmin edilmektedir. Ürünün teknik engelleri yüksek olmadığından, pazara erken giren ve çekirdek çip ve sunucu üreticileriyle ortaklıklar kuran şirketler önemli avantajlara sahip olacaktır.

 

Nvidia ve Huawei'nin tedarik zincirinde yer alan şirketler, özellikle Inovance Technology, Gaolan Co., Ltd., Jingyan Technology ve Siquan New Materials'a daha iyi yatırım fırsatlarına sahip olacak.

 

 

AI Sunucuları/IDC'ler Sıvı Soğutma Sistemleri Gerektirir

 

1) AI Sunucularının Yüksek Güç Tüketimi Sıvı Soğutmayı Gerektirir

Boyutları 4U (737mm × 437mm × 178mm) olan standart bir CPU sunucusu tipik olarak yaklaşık 800W güç tüketir ve yaklaşık 200W ısı çıkışına sahiptir, bu da birim alan başına 50W/U ısı çıkışına karşılık gelir. Buna karşılık, aynı boyut formatında 8 GPU çipi ile donatılmış bir AI sunucusunun toplam güç tüketimi yaklaşık 5KW ve ısı çıkışı yaklaşık 1000W'dır, bu da birim alan başına 250W/U ısı çıkışına karşılık gelir, bu da sıradan bir sunucunun yaklaşık dört katıdır. Tipik bir 4U hava soğutmalı sunucunun maksimum güç dağılımı 600W'dır, bu da bir AI sunucusunun 1000W ısı dağılımı gereksinimlerinin çok altındadır, bu da sıvı soğutmayı gerekli kılar.

 

▲ AI Sunucu Isı Dağıtım İhtiyaçları Sıradan Sunuculardan Yaklaşık 5 Kat Daha Yüksektir

 

2) AI Sunucu IDC'leri Sıvı Soğutma Sistemlerini Kullanmalı

Sunucu odası sıcaklığını 20-25 derece arasında tutmak için, hava soğutması kullanan genel bir sunucu IDC, politika gereksinimlerini zar zor karşılayan minimum 1,3 PUE'ye ulaşabilir. Ancak, hava soğutması kullanan bir AI sunucu IDC yalnızca 1,6 PUE'ye ulaşabilir. Bu nedenle, yalnızca sıvı soğutma sistemi kullanılarak sunucu odasının PUE'si gereken 1,3'ün altında tutulabilir.

 

▲ Çeşitli Soğutma Çözümlerinin Karşılaştırılması

 

Sektör zincirinden gelen son bilgilere göre Nvidia, B100'den başlayarak sıvı soğutmayı tamamen benimseyecek ve 2024 yılında tamamen özelleştirilmiş bir sıvı soğutma çözümü piyasaya sürecek. Bu sayede sıvı soğutmalı sunucuların gelişimi önemli ölçüde hızlanacak.

 

 

II Sıvı Soğutma Plakaları/Sıvı Soğutma Boruları

 

1)Sıvı Soğutma Plakalarıyla Isıl Yönetimi Optimize Etme

Sıvı soğutma plakaları, ısıyı ısı üreten bileşenlerden, genellikle bakır veya alüminyum gibi termal olarak iletken metallerden yapılmış olan soğuk plaka aracılığıyla kapalı devre bir sistem içinde dolaşan soğutma sıvısına dolaylı olarak aktarır. Soğutma sıvısı daha sonra ısıyı uzaklaştırır. Sıvı soğutma plakalarının kalitesi için dört temel teknik gereklilik vardır: birincisi, yüksek soğutma kapasitesi; ikincisi, soğuk plakanın sızdırmazlığını sağlamak için yüksek güvenilirlik; üçüncüsü, sistem içinde büyük sıcaklık farklılıklarını önlemek için hassas ısı dağılımı tasarımı; ve dördüncüsü, soğutma sisteminin genel sistemin enerji yoğunluğunu önemli ölçüde azaltmasını önlemek için soğuk plakanın ağırlığının sıkı bir şekilde kontrol edilmesi.

 

Sıvı soğutma plakaları, iç kanal boyutlarının ve yollarının serbestçe tasarlanmasına olanak tanıyan işleme süreçleri kullanılarak üretilir. Bu, onları yüksek güç yoğunluğu, düzensiz ısı kaynağı düzenleri ve alan kısıtlamaları olan termal yönetim ürünleri için uygun hale getirir. Bunlar esas olarak rüzgar enerjisi dönüştürücüleri, fotovoltaik invertörler, IGBT'ler, motor kontrolörleri, lazerler, enerji depolama güç kaynakları, süper bilgisayar sunucuları ve diğer alanlar için soğutma ürünleri tasarımında uygulanır, ancak güç batarya sistemlerinde daha az kullanılır.

2) Soğuk Plaka Sıvı Soğutma Ana Akım Çözümdür

 

 

▲ Soğuk Plaka ve Daldırma Sıvı Soğutma Çözümleri

 

İki ana sıvı soğutma çözümü vardır: soğuk plaka ve daldırma. Soğuk plaka çözümü, CPU ve GPU yüzeylerine tutturulmuş içi boş bir sıvı soğutma plakası kullanır. Isı, içeride akan soğutucu tarafından taşınır ve IDC'nin PUE'sini 1,2'ye düşürür. Daldırma çözümü, tüm sunucuyu doğrudan özel yalıtımlı bir soğutma sıvısına daldırır ve sıvının dolaşımı yoluyla ısıyı giderir. Bu yöntem, 1,1'den düşük bir PUE elde edebilir ve çoğunlukla son derece yüksek güç yoğunluğuna sahip süper bilgisayarlar için kullanılır. Soğuk plaka sıvı soğutmanın gelecekte ana akım sıvı soğutma çözümü haline gelmesi ve sıvı soğutma sistemi kullanımının %90'ından fazlasını oluşturması bekleniyor.

 

3) Sıvı Soğutma Plakaları ve Sıvı Soğutma Boruları

 

 

▲ Soğuk Plaka Sıvı Soğutma Sisteminin Şeması

 

Soğuk plakalı sıvı soğutma sistemi üç ana parçadan oluşur: sunucu şasisinin dahili ısı iletim sistemi (sıvı soğutma plakaları ve boruları), şasinin harici sirkülasyon sistemi (pompalar, vanalar, borular) ve sunucu odasının harici ısı değişim sistemi (soğutma kuleleri, vb.). Bunlar arasında, ısı değişim sistemi ve soğutma kuleleri yaygın elektromekanik ekipman olarak kabul edilir ve düşük değere sahiptir. Bu nedenle, sıvı soğutma sisteminin değeri esas olarak şasinin içindeki sıvı soğutma plakaları ve borularında yoğunlaşır.