Có phải tất cả các trung tâm điện toán AI đều áp dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng vòng-vòng kín không?

Với sự mở rộng nhanh chóng của hoạt động đào tạo mô hình ngôn ngữ lớn, khả năng suy luận AI tổng quát và cụm GPU{0}mật độ cao, các tháp làm mát bay hơi và làm mát không khí truyền thống không còn có thể đáp ứng nhu cầu quản lý nhiệt của các trung tâm điện toán AI hiện đại.

 

Hiện tại, các trung tâm siêu máy tính AI quy mô lớn-chính thống, cơ sở AI của nhà cung cấp đám mây siêu quy mô vàcụm GPU do doanh nghiệp-tự xây dựngtất cả đều lấylàm mát bằng chất lỏng vòng lặp khép kín làm hệ thống hỗ trợ tiêu chuẩn, trong khi các phòng máy tính AI trọng lượng nhẹ có quy mô nhỏ vẫn có thể duy trì khả năng làm mát bằng không khí như một sơ đồ chuyển tiếp. Làm mát vòng lặp khép kín đã trở thành cơ sở hạ tầng bắt buộc cốt lõi cho các kịch bản điện toán AI có tải trọng cao và-xu hướng phổ biến hoàn toàn của nó là không thể đảo ngược trong ngành.

 

 

 

 

Lý do cơ bản khiến các hệ thống-vòng kín chiếm ưu thếLời nói dối làm mát AItrong sự gia tăng mạnh của tải nhiệt chip. Các chip AI thế hệ- mới như NVIDIA Blackwell, AMD MI300X và GPU hiệu suất cao-trong nước có công suất nhiệt của chip đơn-vượt quá 700W và một tủ tiêu chuẩn duy nhất có thể mang tải nhiệt 80–150kW, vượt xa giới hạn trên 10–20kW của tủ làm mát bằng không khí.

 

Làm mát không khí dựa vào sự đối lưu không khí để truyền nhiệt, với hiệu suất truyền nhiệt thấp và mức tiêu thụ điện năng lớn của quạt, đẩy PUE tổng thể của trung tâm dữ liệu lên tới 1,3–1,5.

 

Làm mát bằng chất lỏng vòng-kín sử dụng các đường ống kín để tuần hoàn chất làm mát trực tiếp đến các tấm lạnh gắn vào chip, với hiệu suất truyền nhiệt trên 85%, cắt giảm mức tiêu thụ điện năng làm mát từ 30%–40% và đẩy PUE xuống dưới 1,1, đồng thời sơ đồ vòng lặp đóng ấm 45 độ-mới nhất của NVIDIA thậm chí có thể hạ PUE xuống 1,08.

 

Lợi thế tiết kiệm năng lượng-này trực tiếp giảm chi phí vận hành của các cơ sở AI lớn:điện toán AI quy mô siêu{1}}50MWtrung tâm có thể tiết kiệm hơn 4 triệu đô la Mỹ trong hóa đơn tiền điện hàng năm sau khi chuyển sang làm mát-vòng kín.

 

 

 

 

 

Áp lực tài nguyên nước là một động lực chính khác cho việc áp dụng đầy đủ các hệ thống{0}}vòng khép kín trong các trung tâm AI. Tháp giải nhiệt mở dựa vào sự bay hơi của nước để tản nhiệt, tiêu thụ hàng triệu gallon nước ngọt mỗi năm cho mỗi megawatt công suất tính toán, gây ra các hạn chế pháp lý nghiêm ngặt ở những khu vực thiếu nước.

 

Làm mát vòng-đóng tạo thành hai chu trình kín độc lập: mạch bên trong kết nối các tấm lạnh của máy chủ vàtháp giải nhiệt khép kínđược cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài, chất làm mát được đổ đầy một lần và được tái chế trong suốt vòng đời, hầu như không mất mát do bay hơi trong quá trình vận hành bình thường.

 

Các trường hợp trong ngành bao gồm cơ sở đào tạo OpenAI Stargate AI và công viên điện toán thế hệ-mới của Microsoft đều áp dụng kiến ​​trúc vòng-đóng hoàn toàn, cắt giảm mức tiêu thụ nước hàng năm xuống mức của một nhà hàng nhỏ, giải quyết cơ bản điểm yếu về tiêu thụ nước của "những con lợn AI".

 

Tháp giải nhiệt khép kín phù hợp với hệ thống tách nước xử lý bên trong và nước phun bên ngoài thông qua cuộn thép không gỉ, do đó nước tuần hoàn sạch không bao giờ tiếp xúc với bụi, tảo và tạp chất trong không khí, tránh đóng cặn và ăn mòn tấm lạnh máy chủ, đồng thời kéo dài tuổi thọ của máy chủ làm mát bằng chất lỏng hơn 5 năm so với các hệ thống mở.

 

 

 

Làm mát{0}}vòng kín cũng mang lại điều kiện hoạt động ổn định rất quan trọng cho điện toán AI. Đào tạo mô hình lớn yêu cầu kiểm soát nhiệt độ ổn định liên tục 7×24h; sự dao động nhiệt độ sẽ kích hoạt việc giảm tần số GPU, dẫn đến gián đoạn quá trình đào tạo và tổn thất tính toán lớn.

 

Vòng lặp kín hoàn toàn của hệ thống{0}}vòng kín được trang bị máy bơm chuyển đổi tần số thông minh, mô-đun cảm biến nhiệt độ và điều khiển bỏ qua tự động, có thể duy trì sự dao động nhiệt độ nguồn cung cấp chất làm mát trong phạm vi ±0,5 độ quanh năm.

 

Vào những đêm mùa xuân, mùa thu và-có nhiệt độ thấp, hệ thống sẽ tự động chuyển sangchế độ làm mát tự do tự nhiên, tắt máy làm lạnh để giảm hơn nữa mức tiêu thụ năng lượng; vào mùa hè có nhiệt độ-cao, nó phối hợp với thiết bị làm lạnh phụ trợ để duy trì khả năng tản nhiệt ổn định mà không bị ảnh hưởng bởi bụi,cát và độ ẩm caoở môi trường bên ngoài.

 

Ngược lại, tháp giải nhiệt dạng mở dễ bị bụi bẩn làm tắc nghẽn đường ống, cần phải định lượng hóa chất và thay nước thường xuyên, đồng thời độ ổn định nhiệt độ kém nên không thể hỗ trợ-các nhiệm vụ đào tạo AI lâu dài không bị gián đoạn.

 

 

 

Tuy nhiên, không phải tất cả các phòng máy tính liên quan đến AI đều triển khai đầy đủ hệ thống làm mát vòng lặp khép kín. Các nút điện toán AI biên có quy mô nhỏ-, thiết bị suy luận nhẹ ngoại tuyến vàphòng kiểm tra mật độ-thấpvới công suất tủ dưới 20kW vẫn sử dụng giải nhiệt không khí hoặc tháp giải nhiệt mở đơn giản để kiểm soát vốn đầu tư ban đầu.

 

Những kịch bản như vậy có tải nhiệt thấp, thời gian vận hành liên tục ngắn và độ nhạy thấp với mức tiêu thụ nước, do đó, các hệ thống-vòng kín sẽ mang lại chi phí xây dựng và bảo trì quá cao.

 

Tuy nhiên, đối với các trung tâm điện toán AI quy mô vừa và lớn có hơn 10 tủ GPU, các tiêu chuẩn ngành quốc gia dành cho trung tâm điện toán thông minh rõ ràng đã coi việc làm mát bằng chất lỏng vòng-đóng là sơ đồ nguồn lạnh ưu tiên và các dự án siêu máy tính mới bắt buộc phải định cấu hìnhlàm mát vòng lặp khép kíntháp làm thiết bị hỗ trợ tiêu chuẩn.

 

 

 

 

 

Từ quan điểm lặp lại trong công nghiệp, việc làm mát{0}}vòng kín đã trở thành tiêu chuẩn thiết kế thống nhất của cơ sở hạ tầng AI toàn cầu. Thiết kế tham chiếu nhà máy DSX AI của NVIDIA, kiến ​​trúc chủ đạo của các nhà cung cấp đám mây, chỉ định làm mát bằng chất lỏng vòng-đóng hoàn toàn 100% cho tất cả các nền tảng điện toán GPU, loại bỏ hoàn toàn các quạt làm mát-tích hợp sẵn của máy chủ.

 

Nội địađông-dữ liệu-tây-điện toán iCác trung tâm điện toán thông minh, cơ sở đào tạo AI năng lượng mới và nền tảng điện toán dược phẩm đều áp dụng tháp giải nhiệt khép kín phù hợp với-làm mát bằng chất lỏng vòng kín, hiện thực hóa các mục tiêu kép là tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm nước và điện toán mật độ- cao.

 

Với việc liên tục nâng cấp sức mạnh chip AI, ngưỡng triển khai bắt buộchệ thống vòng lặp khép kínsẽ bị hạ thấp hơn nữa và các sơ đồ làm mát không khí chuyển tiếp sẽ dần bị loại bỏ trong các kịch bản điện toán vừa và lớn.

 

 

 

Tóm lại, thiết bị AI biên nhỏ có thể tạm thời áp dụng làm mát bằng không khí, nhưng tất cả các trung tâm điện toán AI vừa và lớn chính thức, các cụm siêu đào tạo và trung tâm điện toán thông minh siêu quy mô đều phải sử dụnglàm mát bằng chất lỏng vòng-đónghệ thống được hỗ trợ bởi tháp giải nhiệt khép kín.

 

 

Giải pháp này giải quyết ba điểm yếu cốt lõi là tải nhiệt cao, tiêu thụ quá nhiều nước và kiểm soát nhiệt độ không ổn định của điện toán AI, đồng thời trở thành giải pháp quản lý nhiệt bền vững duy nhất cho sự phát triển-quy mô lớn của ngành trí tuệ nhân tạo.