Introduzione
Il settore dei dissipatori di calore , un settore che in passato non riceveva particolare attenzione, sta gradualmente passando dall'essere un settore marginale a un ruolo di primo piano grazie alla crescita esponenziale della quantità di dati e della potenza di calcolo generate dall'intelligenza artificiale.
Aumenta la densità di potenza dei data center cinesi
Fonte dei dati CDCC, National Securities Research Institute
Migliori Industria dei dissipatori di calore si trova ad affrontare il punto dolente della trasformazione e dell’aggiornamento tecnologico
La conversione dell'energia elettrica in altre forme di energia sarà accompagnata dal processo di realizzazione del lavoro; e fare lavoro rilascerà calore e il surriscaldamento brucerà la GPU.
In precedenza, il raffreddamento ad aria veniva generalmente utilizzato per ridurre il calore, ma il raffreddamento ad aria raggiunge il limite superiore del declino del rapporto costo-efficacia energetico.
Per le applicazioni dei data center cinesi esiste un requisito chiaro: i data center devono avere la presenza di raffreddamento a liquido. Ciò che è almeno certo è che la penetrazione del raffreddamento a liquido salirà da meno del 10% attuale al 20% entro il 2025.
Considerando la pianificazione generale e il layout di [conteggio est e conteggio ovest], in futuro verranno aggiunti nuovi armadi nei nodi hub, la soluzione raffreddata ad aria potrebbe non essere in grado di soddisfare rigorosamente i requisiti in alcune aree e la penetrazione Si prevede che il tasso di utilizzo della soluzione raffreddata a liquido aumenterà a un ritmo accelerato.
Se solo nella tecnologia ingegneristica di dissipazione del calore si cercasse di migliorare il programma originale per effettuare qualche messa a punto o ottimizzazione, allora il progresso dell'aggiornamento della velocità sarà più lento, per fornire capacità di raffreddamento e prestazioni elevate, alta aritmetica e così via il divario tra le esigenze del divario tra la domanda sarà sempre più grande.
Solo attraverso una tecnologia di dissipazione del calore creativa e dirompente, realizzando fondamentalmente una scala di ordini di grandezza o molte volte la capacità di migliorare, è possibile risolvere l'uso attuale della tecnologia tradizionale affrontando la dissipazione del calore delle prestazioni dei chip del divario sempre più ampio tra domanda e offerta.
A causa del rapido aumento della domanda aritmetica dell’intelligenza artificiale, l’aumento della potenza di CPU/GPU associata sta mostrando una tendenza accelerata, richiedendo soluzioni di raffreddamento più potenti ed efficaci per mantenere i dispositivi funzionanti correttamente.
Fonte: Zheshang Securities Co., Ltd.
I grandi produttori sono in prima linea nella promozione della tecnologia di dissipazione del calore
Dopo l'era della Legge di Moore, le prestazioni dei chip AI e la sincronizzazione del consumo energetico sono aumentate notevolmente, il consumo energetico di raffreddamento a livello di chip raffreddato ad aria è pari a circa 800 W, raffreddato ad aria per raggiungere il limite superiore di potenza dopo il declino economicamente vantaggioso.
Essendo la GPU più avanzata prodotta in serie oggi al mondo, la potenza di NVIDIA H100 arriva fino a 700-800 W. Questa è proprio la potenza richiesta da una GPU, che è già più di un normale condizionatore d'aria da un cavallo.
Secondo l'Economic Daily News di Taiwan, NVIDIA e TSMC stanno lavorando con i produttori di hardware per far avanzare la tecnologia di dissipazione del calore.
Secondo fonti della catena di fornitura AI, il fornitore di tecnologie di trattamento termico Golik sta lavorando attivamente con TSMC e NVIDIA per sviluppare sistemi di raffreddamento a liquido ad immersione per GPU AI.
Con l'aumento costante della potenza di calcolo, le prestazioni dei chip devono essere notevolmente migliorate per supportarla, e questo porta a un'altra sfida importante, ovvero il consumo energetico di progetto termico (TDP) del chip.
Recentemente, è stato anche rivelato che Golik, un fornitore di tecnologia di trattamento termico della provincia cinese di Taiwan, si è assicurato un ordine per 150 distributori raffreddati a liquido da TSMC e sta lavorando con TSMC e NVIDIA per sviluppare sistemi di raffreddamento a liquido a immersione per GPU AI.
Intel è anche un sostenitore della tecnologia di raffreddamento a liquido a immersione e nel 2022 Intel ha affermato che "il momento del raffreddamento a liquido a immersione è adesso".
La tecnologia di raffreddamento a liquido ad immersione diventerà la tecnologia di raffreddamento tradizionale
Attualmente, la prima soluzione tradizionale di raffreddamento a liquido è la circolazione dell'acqua, attraverso la pompa e le tubazioni nel corpo per eliminare il calore. L’altra è la tecnologia ad immersione, la fonte di calore (come i chip) posta in un liquido non conduttivo, che sottrae energia termica.
Pertanto, per aumentare la densità di potenza di un singolo armadio, negli ultimi anni i data center hanno iniziato a utilizzare comunemente soluzioni di raffreddamento a liquido. Può essere sostanzialmente suddiviso in due percorsi tecnologici: Cold Plate e Immersion.
Il primo è attraverso la piastra fredda che riscalda il calore del dispositivo trasferito indirettamente al liquido di raffreddamento chiuso nella tubazione circolante; quest'ultimo riscalderà direttamente il dispositivo così come la scheda nel suo insieme direttamente nel liquido.
Rispetto all'aria, la conduttività termica del liquido è maggiore, la capacità termica specifica è maggiore e anche la capacità di assorbimento del calore è maggiore. Inoltre, i costi operativi e il raffreddamento a liquido presentano anche un vantaggio maggiore.
Questa tecnologia di confezionamento per la dissipazione del calore con un triplo ciclo di raffreddamento a liquido della tecnologia del dispositivo server. Può eliminare tutti i sistemi di raffreddamento secondari e terziari per i data center. È sufficiente inserire il server auto-immerso nell'armadio, quindi collegarlo al tubo dell'acqua e il tubo del refrigerante non conduttivo può essere utilizzato direttamente.
| Metodi di dissipazione del calore | Principio di dissipazione del calore | Vantaggi | Svantaggi |
| Raffreddamento ad aria | Il calore generato dalla CPU/GPU durante il funzionamento viene trasferito al dissipatore di calore e il calore viene trasferito con l'aria circostante sotto l'azione della ventola. | Prezzo basso (il prezzo attuale del top Leemin IBE raffreddato ad aria a doppia torre, ad esempio, è di soli 600 yuan), alta sicurezza | Rumoroso, di grandi dimensioni, efficienza di raffreddamento limitata, dipendente dalla ventilazione del telaio |
Raffreddamento ad aria
| Metodi di dissipazione del calore | Principio di dissipazione del calore | Vantaggi | Vantaggi |
| Raffreddamento ad acqua | Il calore della CPU viene assorbito dal liquido nella tubazione sotto l'azione della pompa dell'acqua, raffreddato e quindi fatto circolare ripetutamente | Bassa rumorosità, la capacità di raffreddamento finale è superiore al raffreddamento ad aria e non dipende dai condotti dell'aria del telaio | Prezzo elevato, prezzo delle specifiche da 360 mm compreso tra 800 e 1000 dollari, la manutenzione completamente chiusa è difficile, c'è il rischio di perdite d'acqua |
Soluzione di raffreddamento a liquido
In termini di tecnologia di dissipazione del calore, l'attuale modulo di dissipazione del calore si basa sulla tecnologia di dissipazione del calore ibrida attiva-passiva con tecnologia a tubi di calore.
Attualmente i moduli termici sono classificati in “raffreddamento ad aria” e “raffreddamento a liquido”:
La dissipazione del calore tramite raffreddamento ad aria consiste nell'utilizzare l'aria come mezzo di scambio termico, attraverso materiali di interfaccia termica, fogli di equalizzazione termica (VC) o tubi di calore e altri materiali intermedi, mediante un dissipatore di calore o una ventola e la convezione dell'aria per la dissipazione del calore.
La dissipazione del calore con raffreddamento a liquido avviene attraverso, o dissipazione del calore sommerso, principalmente attraverso la dissipazione del calore per convezione del calore liquido, quindi fa raffreddare il chip, ma con l'aumento del calore generato dal chip e la dimensione del chip che si restringe, il chip aumento del consumo energetico di progettazione termica (TDP), dissipazione del calore raffreddata ad aria gradualmente insufficiente per l'uso.
| 2023E | 2024E | 2025E | 2026E | 2027E | |
| Fabbisogno di raffreddamento totale KW | 3.9 05 + | 6.0 05 + | 9.5 0.5 + | 1.5 06 + | 2.4 06 + |
| Percentuale di raffreddamento a liquido della piastra fredda | 80% | 70% | 60% | 50% | 40% |
| Percentuale di raffreddamento a liquido ad immersione | 20% | 30% | 40% | 50% | 60% |
| Prezzo unitario di raffreddamento a liquido della piastra fredda $/KW | 967 | 870 | 783 | 705 | 644 |
| Prezzo unità di raffreddamento a liquido ad immersione $/KW | 3455 | 3109 | 2798 | 2519 | 2268 |
| Dimensioni del mercato del raffreddamento a liquidi $/miliardi | 6 | 9 | 15 | 23 | 37 |
Il mercato della dissipazione del calore si evolve verso il raffreddamento a liquido + il livello del chip
Il nucleo del sistema di raffreddamento a livello di chip è un modulo dissipatore di calore composto da tubi di calore e piastre di equalizzazione del calore.
Il principio del modulo di raffreddamento del chip è quello di condurre il calore dal chip attraverso tubi di calore, piastre di equalizzazione del calore e altri materiali termoconduttivi, quindi lungo il collegamento termoconduttivo fino alla posizione delle alette di raffreddamento.
Le alette del dissipatore sono in rame puro, con struttura multistrato e ampia area di contatto con l'aria, che viene condotta al dissipatore avviando la ventola per la dissipazione attiva del calore.
La velocità della ventola viene regolata automaticamente in base alla quantità di calore dissipato, completando così la conduzione del calore verso la dissipazione del calore.
L’attuale tecnologia di raffreddamento a liquido Cold Plate ha un alto grado di maturità ed è nella corrente principale dei percorsi tecnologici di raffreddamento a liquido, presupponendo che la percentuale attuale sia dell’80%. Stime complete, la formazione e il ragionamento di grandi modelli di intelligenza artificiale porteranno 4 miliardi di yuan di spazio di mercato del raffreddamento a liquido. Con l'aumento dei parametri del modello e l'uso della promozione, i prossimi quattro anni porteranno il mercato del raffreddamento a liquido al 60% + tasso di crescita annuale composto.
Secondo i calcoli si prevede che le dimensioni del modulo di raffreddamento dei server manterranno un tasso di crescita composto di quasi il 30% fino al 2026.
Opportunità di investimento nella tecnologia di raffreddamento a liquido in tre linee principali
① Huawei Electric – Dipartimento Emerson di produttori di sistemi di controllo della temperatura professionali: i primi impegnati nella progettazione di ricerca e sviluppo di condizionatori d'aria di precisione, con molti anni di conoscenza industriale, ricerca e sviluppo tecnologico con lungimiranza e la formazione di una piattaforma per il layout del raffreddamento , potenziando le applicazioni multi-settore;
② layout dei produttori di server con tecnologia di raffreddamento a liquido: la tecnologia di raffreddamento dal livello della stanza a quello della linea e persino l'estensione del livello del chip interno del server, possono partecipare al programma di tecnologia di raffreddamento a liquido dei produttori di server, si prevede che introdurranno l'opportunità di aggiornare l'aritmetica alimentare più velocemente, rafforzare la competitività del prodotto;
③ Fornitori che forniscono soluzioni complete che includono la dissipazione del calore a livello di chip: il chip funge da fonte di calore principale del server e, man mano che la potenza del chip aumenta, il programma di dissipazione del calore viene aggiornato al livello del chip interno del server.
Conclusione:
Dietro la popolarità del mercato dei capitali c'è la tecnologia di dissipazione del calore che sta diventando sempre più un vincolo per i chip e altri prodotti elettronici per migliorare le prestazioni del tallone d'Achille.
Essendo un settore cresciuto insieme all'informatica, i produttori di moduli di dissipazione del calore hanno sperimentato molte rivoluzioni dell'informazione elettronica, ma ora lo scoppio dell'intelligenza artificiale sembra far sì che questo settore realizzi davvero lo sviluppo.
Per questo motivo, l'industria deve essere correlata alla gestione termica, alla tecnologia di dissipazione del calore per migliorare rapidamente per soddisfare i chip e altri prodotti di informazione elettronica continuano a iterare e aggiornare.