แผ่นระบายความร้อนสำหรับ GPU | ระบบระบายความร้อนแบบโดยตรงถึงชิป

กำลังอัปเกรดคลัสเตอร์การประมวลผลด้วยปัญญาประดิษฐ์โดยใช้ตัวเร่งความเร็ว GPU ที่มีกำลังสูง ซึ่งสร้างความร้อนจำนวนมากในระหว่างการทำงานอย่างต่อเนื่อง แผ่นระบายความร้อนแบบเย็น (cold plate) ถูกติดตั้งไว้โดยตรงเหนือชุดโปรเซสเซอร์เพื่อถ่ายโอนความร้อนเข้าสู่วงจรของของเหลว โครงสร้างนี้ออกแบบมาโดยคำนึงถึงรูปแบบการยึดติด GPU พื้นที่สัมผัส ทิศทางการไหลของสารหล่อเย็น และภาระความร้อน สารหล่อเย็นถูกจ่ายผ่านระบบแยกส่วน (manifold) ก่อนไหลกลับเข้าสู่ระบบระบายความร้อนหลักของสถานที่ผ่านท่อมีสายเฉพาะ การเชื่อมต่อทางความร้อนโดยตรงนี้ช่วยสร้างเส้นทางการระบายความร้อนที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับการ์ดเร่งความเร็ว แนวทางนี้สามารถรองรับการติดตั้งเซิร์ฟเวอร์ GPU แบบหนาแน่น ซึ่งจำเป็นต้องประสานงานการจัดการความร้อนกับโครงสร้างพื้นฐานการระบายความร้อนด้วยของเหลวในระดับแร็ก

แพลตฟอร์มการประมวลผลประสิทธิภาพสูงจำเป็นต้องมีระบบจัดการความร้อนที่ดีขึ้นสำหรับโมดูลเร่งความเร็วซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้ภาระงานการคำนวณที่หนักหนา ทีมวิศวกรได้นำแผ่นระบายความร้อนแบบเย็นสำหรับหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) มาผสานเข้ากับวงจรหล่อเย็นด้วยของเหลว ซึ่งประกอบด้วยท่อแยกสัญญาณ (manifolds), ปั๊ม, ท่อน้ำ และอุปกรณ์ระบายความร้อนออก โครงสร้างของแผ่นระบายความร้อนแบบเย็นนี้พิจารณาจากค่าแรงดันตกคร่อม (pressure drop), อัตราการไหลของสารหล่อเย็น, ข้อกำหนดของพื้นผิวสัมผัส และพื้นที่ติดตั้งที่มีอยู่รอบๆ ตัวชิป GPU โดยแต่ละวงจรหล่อเย็นสามารถปรับให้สอดคล้องกับภาระความร้อนที่คาดการณ์ไว้ของโมดูลเร่งความเร็วได้ วิธีนี้จึงมอบแนวทางที่เป็นระบบในการถ่ายเทความร้อนจากโปรเซสเซอร์ออกไปยังฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ที่มีความหนาแน่นสูง ขณะเดียวกันก็ยังคงความเข้ากันได้กับสถาปัตยกรรมระบบหล่อเย็นด้วยของเหลวโดยรวมที่ใช้งานอยู่ทั่วทั้งสภาพแวดล้อมของการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC)

ศูนย์ข้อมูลแห่งหนึ่งวางแผนจะติดตั้งเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น โดยไม่พึ่งพาการระบายความร้อนด้วยอากาศระดับห้องเพิ่มเติมอย่างสมบูรณ์ จึงติดตั้งแผ่นระบายความร้อนแบบเย็น (cold plates) สำหรับ GPU เป็นส่วนหนึ่งของการปรับใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรงแบบเจาะจงเป้าหมาย แผ่นระบายความร้อนเหล่านี้เชื่อมต่อกับรางจ่ายของเหลวภายในตู้เซิร์ฟเวอร์ (rack manifolds) ผ่านท่อลำเลียงของเหลวหล่อเย็นที่จัดวางอย่างเป็นระบบและข้อต่อสำหรับการให้บริการ ทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนออกจาก GPU ได้โดยตรง โครงการนี้พิจารณาองค์ประกอบหลายประการก่อนเลือกโครงสร้างระบบระบายความร้อน ได้แก่ การจัดเรียงโปรเซสเซอร์ ความต้องการด้านความร้อน ความเข้ากันได้ของของเหลวหล่อเย็น และการเข้าถึงเพื่อการบำรุงรักษา ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่มีอยู่เดิมยังคงใช้งานได้ตามปกติสำหรับอุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นต่ำ ในขณะที่ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวจัดการภาระความร้อนที่สูงกว่าในตู้เซิร์ฟเวอร์ที่ติดตั้ง GPU ซึ่งช่วยให้สามารถอัปเกรดโครงสร้างพื้นฐานได้อย่างค่อยเป็นค่อยไปและเหมาะสมกับสถานการณ์