Perkembangan cepat kecerdasan buatan mengubah persyaratan desain pusat data.

Pusat data tradisional terutama dirancang di sekitar manajemen aliran udara server menghasilkan panas, unit pendingin memberikan udara dingin dan panas telah dihapus melalui sirkulasi

Namun, peningkatan konsumsi daya dari prosesor AI telah menciptakan tantangan baru.

Server berbasis GPU-modern dapat menghasilkan beban panas yang lebih tinggi dari sistem yang belum pernah ada. Dalam kelompok AI berkepadatan tinggi, hanya meningkatkan aliran udara tidak lagi merupakan solusi efisien atau praktis.

Inilah mengapa pendinginan cairan telah menjadi salah satu teknologi yang paling penting yang mendukung infrastruktur komputasi generasi berikutnya.

Sistem pendingin cairan yang lengkap bukan hanya alat pendinginan, tapi juga arsitektur manajemen termal terpadu yang terdiri dari:

• Pendingin unit distribusi (CDU)
• Pumps
• Penukar panas
• Manifold
• Piring dingin
• Cairan selang pendingin
• Sistem pemantauan pendingin

Setiap komponen bekerja sama untuk terus mentransfer panas jauh dari tinggi kinerja prosesor.

Mengapa Pendingin Udara Menjadi Tantangan Untuk Servers AI

Udara secara tradisional telah menjadi medium pendinginan utama di pusat-pusat data karena sederhana, dapat diandalkan, dan mudah untuk dipertahankan.

Namun, udara memiliki keterbatasan.

Kemampuan pemindahan panas dari udara jauh lebih rendah dibandingkan dengan cair. daya prosesor meningkat, volume aliran udara yang lebih besar dan peralatan pendingin yang lebih kuat diperlukan.

Ini menciptakan beberapa tantangan:

Konsumsi Energi Tinggi

Penggemar besar dan sistem AC mengkonsumsi kekuatan yang besar.

Density Rack Terbatas

Sistem GPU daya tertinggi memerlukan kapasitas pendinginan lebih banyak per rak.

Meningkatkan Kompleksitas Infrastruktur

Lebih banyak peralatan manajemen penerbangan berarti lebih tinggi kompleksitas operasional.

Cairan pendingin alamat ini pembatasan dengan membawa pendingin langsung lebih dekat ke sumber panas.

How a Cair Cooling System Works

Sistem pendingin cair pusat AI yang biasa mengikuti proses ini:

Generasi Panas

GPU / CPU



↓



Lempeng Dingin



↓



Pendingin Cairan Hose



↓



Manifold



↓



CDU



↓



Penukar Panas



↓



Sistem Pendingin Fasilitas

Pendingin menyerap panas dari prosesor melalui piring dingin dan mentransfer panas yang jauh melalui loop cair.

Proses ini terus menerus:

1. Pendingin memasuki jaringan pendingin server.
2. Lempeng dingin menyerap panas dari GPU dan CPU.
3. Pendinginnya kembali ke CDU.
4. CDU menghilangkan panas melalui penukar panas.
5. Cairan dingin kembali ke server.

Komponen Kunci dari Sistem Pendingin Al Liquid

Satu Plat Dingin

Plat dingin adalah komponen langsung melekat ke panas-menghasilkan prosesor.

Fungsi utamanya adalah:

• Menangkap panas dari GPU / CPU permukaan
• Transfer panas ke pendingin
• Pertahankan suhu operasi yang stabil

Penampilannya langsung dingin mempengaruhi efisiensi pendingin.

Unit Distribusi Pendingin (CDU)

CDU adalah pusat kontrol dari sistem pendingin cair.

Ini berhasil:

• Sirkulasi pendingin
• Kontrol suhu
• Peraturan Flow
• Pemantauan tekanan
• Pertukaran panas

Dalam pusat data AI besar, CDUs membantu mengisolasi server pendingin loop dari sistem air fasilitas.

Ini meningkatkan pengendalian sistem dan keandalannya.

3.

Meskipun selang adalah komponen yang lebih kecil dibandingkan dengan CDUs atau piring dingin, mereka melakukan fungsi kritis.

Mereka menyediakan koneksi fleksibel antara:

• CDU dan manifold
• Manifold dan rak server
• Komponen rack dan lempeng dingin

Sebuah selang pendingin yang dapat diandalkan harus mempertahankan:

• Aliran pendingin stabil
• Risiko kebocoran rendah
• Kompabilitas kimia jangka panjang
• Fleksibilitas mekanis

Dalam aplikasi praktis, kegagalan selang dapat mengganggu seluruh siklus pendinginan.

4.

Pilihan pendingin tergantung pada desain sistem.

Cairan pendingin umum termasuk:

Mixtures Glycol

Secara aneh digunakan karena:

• Baik kinerja termal
• Perlindungan Freeze
• Kompatibilitas dengan banyak sistem pendingin

Deionized Water

Digunakan ketika efisiensi panas tinggi diperlukan.

Cairan Khusus

Digunakan untuk termal tertentu atau kebutuhan listrik.

Bahan pendingin dan selang harus selalu dievaluasi bersama.

Arsitektur Pendingin Cairan Digunakan di Pusat Data

Direct- to- Chip Pendingin Liquid

Saat ini pendekatan yang paling umum untuk server AI.

Pendingin langsung menghilangkan panas dari prosesor melalui piring dingin.

Kemajuan:

• Efisiensi pendinginan tinggi
• Mendukung kepadatan tingkat tinggi
• Cocok dengan disain server yang ada

Penukar Pintu Belakang Panas

Sebuah unit pendingin terpasang di belakang rak server.

Kemajuan:

• Lebih mudah perbaikan
• Kurang modifikasi ke server

Batas:

• Kemampuan pendinginan lebih rendah dibandingkan dengan pendinginan cairan langsung

Pendingin Impmersi

Server terendam dalam cairan dielektrik.

Kemajuan:

• Kemampuan pendinginan sangat tinggi

Tantangan:

• Kompleks perbaikan yang lebih tinggi
• Persyaratan perangkat keras yang berbeda

Untuk pusat data AI mainstream, pendinginan cairan langsung tetap pendekatan yang paling banyak diadopsi.

Kenapa Memasak Hose Design Matters dalam Sistem Pendingin Cair

Sistem pendingin cair mungkin berisi ratusan atau ribuan titik koneksi.

Setiap perakitan selang menjadi bagian dari rantai ketergantungan.

Faktor desain selang penting termasuk:

Pilihan Bahan

Aplikasi yang berbeda membutuhkan bahan yang berbeda.

Contoh:

• EPDM untuk loop pendinginan berbasis-gly-
• Silicone untuk kebutuhan fleksibel tinggi
• Fluoropolymer solusi untuk menuntut lingkungan kimia

Radius Bend

Ruting selang miskin dapat membuat:

• Stres berlebihan
• Mengurangi aliran
• Kegagalan koneksi

Desain selang Fleksibel membantu menyederhanakan instalasi.

Relibilitas Jangka Panjang

Pusat data AI dirancang untuk operasi kontinyu.

Komponen pendingin harus dilakukan selama bertahun-tahun, tidak hanya selama pengujian awal.

Kesimpulan

Pendinginan cair telah menjadi teknologi dasar untuk mendukung infrastruktur AI generasi berikutnya.

Sistem pendingin cair yang sukses tergantung pada interaksi setiap komponen:

• Piring dingin menghapus panas prosesor
• CDUS mengelola peredaran pendingin
• Huses menyediakan koneksi cairan yang dapat diandalkan
• Coolans mentransfer energi termal

Sementara selang pendingin mewakili sebagian kecil dari sistem keseluruhan, mereka langsung mempengaruhi daya tahan, kebutuhan pemeliharaan, dan stabilitas operasional.

Ketika kepadatan listrik server AI terus meningkat, memilih komponen pendingin cair yang dapat diandalkan akan menjadi semakin penting bagi desainer pusat data dan operator.

Untuk insinyur mengembangkan infrastruktur pendingin AI, memahami sistem pendingin cair lengkap adalah langkah pertama untuk membangun fasilitas yang efisien dan dapat diandalkan.