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Kühlanforderungen und Eigenschaften im Bereich AI und Supercomputing

Hohe Leistungsaufnahme und hohe Dichte sind die Zukunft der Rechenzentren, Flüssigkeitskühlung wird zur Hauptlösung für die Kühlung von AI-Servern.


Technologische und wirtschaftliche Trends

Mit der Kommerzialisierung von AIGC-Produkten, wie z.B. großen Modellen, wird die Nachfrage nach AI-Servern schnell ansteigen, wobei eine Vielzahl von Hochleistungs-CPU- und GPU-Chips den Gesamtstromverbrauch der AI-Server erhöhen wird.

Im CPU-Bereich steigt die Leistung der Prozessoren mit der Anzahl der Kerne, was zu einem erhöhten Energieverbrauch führt. In speziellen Szenarien (wie Hochleistungs-Cloud-Computing) werden Prozessoren übertaktet, um die Rechenleistung zu steigern, was den Energieverbrauch weiter erhöht.

Im GPU-Bereich können einige der neuesten Produkte eine maximale Leistungsaufnahme von bis zu 700 W erreichen, was die Kühlkapazität herkömmlicher Luftkühlsysteme übersteigt.

In Zukunft wird die Rechendichte von AI-Cluster voraussichtlich 20-50 kW pro schrank erreichen, während natürliche Luftkühlungstechnologien normalerweise nur 8-10 kW unterstützen. Die Kosteneffizienz von wassergekühlten Klimaanlagen in Mikro-Modulen mit heiß-kalten Luftkanaltrennung nimmt bei einer Rack-Leistung von über 15 kW erheblich ab, wodurch die Vorteile von Flüssigkeitskühlungslösungen in Bezug auf Leistung und Wirtschaftlichkeit zunehmend hervortreten.


Walmate Flüssigkeitskühlungslösungen
für den AI- und Supercomputing-Bereich
Eigenschaften der Flüssigkeitskühlungstechnologie
  • Grundprinzip der Flüssigkeitskühlungslösungen: Flüssigkeitskühlung ist eine Technologie, die Flüssigkeit als Kühlmittel verwendet. Dabei wird die Wärme, die von den internen Komponenten der IT-Geräte im Rechenzentrum erzeugt wird, durch den Flüssigkeitsstrom nach außen geleitet, wodurch die heißen Teile der IT-Geräte gekühlt werden und ein sicherer Betrieb der IT-Geräte gewährleistet wird.

  • Vorteile der Flüssigkeitskühlung: Flüssigkeitskühlung bietet eine extrem hohe Energieeffizienz und Wärmedichte, ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung und ist nicht von Höhenlage, Standort oder Temperaturbedingungen beeinflusst.

  • Walmate Flüssigkeitskühlungslösung mit wärmeleitenden Kühlplatten:Kühlung mit Kühlplatten erfolgt durch Flüssigkeitskühlplatten (normalerweise geschlossene Hohlräume aus wärmeleitenden Metallen wie Kupfer oder Aluminium), die die Wärme der heißen Komponenten indirekt an die in einem Kreislauf eingeschlossene Kühlflüssigkeit übertragen, welche die Wärme abführt. Die Flüssigkeitskühlung mit Kühlplatten ist die ausgereifteste Technologie zur Lösung von Problemen bei der Implementierung von Hochleistungsgeräten, zur Steigerung der Energieeffizienz, zur Senkung der Kühlbetriebskosten und zur Reduzierung der Gesamtbetriebskosten (TCO - Total Cost of Ownership).


Warum werden flüssigkeitsgekühlte Server immer beliebter?
  • Die Verbreitung großer Modelle und AIGC hat zu einem Boom beim Bau von intelligenten Rechenzentren und Rechenleistung-Zentren in verschiedenen Regionen geführt. 

  • Mit der kontinuierlichen Umsetzung der „Dual Carbon“-Politik stellt der Staat höhere Anforderungen an die PUE (Power Usage Effectiveness) von Rechenzentren. 

  • Server, als zentrale IT-Infrastruktur, müssen sich mehreren Herausforderungen wie Kühlung und „doppelter Prüfung von Kohlenstoff und Energie“ stellen. 

  • Die Wärmeleistung von Chips hat die Grenzen der Luftkühlung erreicht. 

  • Der Einsatz von Flüssigkeitskühltechnologien in Servern ist zu einer der bevorzugten Methoden geworden.


Funktionsprinzip der Kühlung von
AI- und Supercomputing-Servern
Wärmeaustausch

Das Kühlmittel zirkuliert durch die Rohrleitungen, angetrieben von einer Pumpe.Wenn das Kühlmittel durch den Wärmetauscher im Inneren des Servers fließt, tauscht es Wärme mit den Hochtemperaturkomponenten (wie CPU, GPU usw.) aus und nimmt die Wärme auf.

Wärmeabfuhr

Das Kühlmittel gibt die Wärme über den Kühler an die Umgebung ab, um eine niedrige Temperatur aufrechtzuerhalten und so einen kontinuierlich stabilen Betrieb des Servers zu gewährleisten.


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