Ker gostota moči strežnika AI še naprej narašča, se tradicionalne-arhitekture zračnega hlajenja približujejo svojim toplotnim mejam. Rešitve s-tekočinskim hlajenjem se hitro uveljavljajo v grozdih GPU z visoko{3}}gostoto in ASIC ter ponujajo učinkovitejši pristop k upravljanju toplote. Ta premik ne zahteva samo preoblikovanja napajalnih arhitektur, ampak tudi nalaga nove izzive-in priložnosti-razvoju magnetnih komponent. Ta članek preučuje, kako se morajo magnetne komponente razvijati z novimi materiali, toplotno-optimiziranimi strukturami in tekočinsko-združljivo embalažo, da bi izpolnili zahteve naprednih tekočinsko-hlajenih sistemov.
Zaradi naraščajoče toplotne gostote v strežnikih z umetno inteligenco je zračno hlajenje nezadostno
V sodobnih sistemih za usposabljanje z umetno inteligenco so se ravni moči enega-strežnika povzpele z nekaj sto vatov na 2–3 kW, medtem ko lahko poraba polnega-omaja doseže 60–100 kW. Posledica teh povečanj je veliko večja toplotna gostota kot običajna strojna oprema-podatkovnih centrov.
Kot odgovor se vse pogosteje uvajajo tekočinski-hladilni sistemi-hladno-ploščno tekočinsko hlajenje in potopno hlajenje-, ki zagotavljajo višjo zmogljivost-pretoka toplote, nižji PUE in stabilnejše delovanje za goste strežniške gruče.
Ta razvoj toplotne arhitekture sili načrtovalce sistemov, da ponovno ocenijo vse toplotno kritične komponente-zlasti napajalne stopnje in magnetne komponente. Za dobavitelje magnetne opreme to okolje predstavlja tako inženirske izzive kot pomemben inovacijski potencial.
Nova oblikovalska paradigma: od "zmanjševanja izgub" do "optimizacije toplotne poti + združljivosti s tekočino"
V tekočinsko{0}}hlajeni arhitekturi preprosto zmanjševanje izgub jedra in bakra ni več primerno:
Projektiranje-toplotnih poti postane prednostna naloga načrtovanja. Magnetna jedra in navitja morajo biti strukturirana tako, da toploto hitro vodijo proti hladnim ploščam ali vmesnikom hladilne tekočine. Tehnike vključujejo skoznje-jedrne odprtine, vdelane bakrene cevi kot toplotne mostove in stranske utore za namestitev toplotno prevodnih silikonskih blazinic za hiter prenos toplote.
Sploščene in ravninske magnetne strukture imajo prednost. V primerjavi s tradicionalnimi jedri PQ ali EE ravninske zasnove ponujajo večje kontaktne površine s hladnimi ploščami, kar omogoča vrhunsko toplotno spajanje-, kar je ključna prednost pri-tekočinsko hlajenih sistemih.
Materiali in enkapsulacija zahtevajo nadgradnje. Standardni izolacijski laki, plastika in strukturna lepila lahko nabreknejo, se razgradijo ali razlojijo, ko so izpostavljeni hladilni tekočini. Zasnove nove-generacije zahtevajo materiale,-odporne proti koroziji, in metode inkapsulacije, optimizirane za okolja s potopitvijo ali hladno-ploščo. Nekateri dobavitelji celo spreminjajo meje sredičnih zrn z anti-korozivnimi oksidi, da povečajo dolgoročno-obstojnost.
skratkamagnetne komponentese razvijajo iz "električnih naprav za optimizacijo" v so-izdelane toplotne komponente-, ki delujejo v tandemu s hladilnimi sistemi, topologijami napajanja in strežniško mehaniko za doseganje toplotnega ravnovesja-na ravni sistema.
Inženirski izzivi in tehnične ovire
Toplotno upravljanje v primerjavi z EMI in izolacijo. Uvedba bakrenih cevi ali toplotnih mostov pospeši prenos toplote, hkrati pa ustvarja EMI in izzive izolacije. Oblikovalci morajo uravnotežiti toplotno prevodnost z magnetno izolacijo in omejitvami EMC.
Zanesljivost materiala v hladilnih okoljih. Jedra, inkapsulanti, izolacijski lak in materiali za lončenje morajo prenesti dolgoročno-izpostavljenost hladilni tekočini, termičnemu kroženju in morebitnim kemičnim interakcijam. Veliko materialov je še vedno v postopku razširjene kvalifikacije.
Povečana kompleksnost izdelave. Sploščena jedra, zasnove odprtin in strukture toplotnih-mostov uvajajo strožje procesne zahteve. Znanost o materialih, enkapsulacija, oblikovanje toplotnega-vmesnika in mehanska natančnost igrajo ključno vlogo pri doseganju doslednosti in zanesljivosti.
Samo dobavitelji z združenim strokovnim znanjem in izkušnjami na področju magnetnih materialov, toplotnega inženiringa, inkapsulacije,-združljive s tekočino, in varnosti elektromagnetne združljivosti/izolacije so sposobni zagotoviti zanesljive rešitve za-električne sisteme, hlajene s tekočino.
Industry Outlook: Liquid{0}}Cooled Magnetics bodo postali nov standard za moč strežnikov z umetno inteligenco
Na podlagi povratnih informacij proizvajalcev magnetnih-komponent in načrtovalcev-napajalnih sistemov:
Ko tekočinsko hlajenje prodira v strežnike umetne inteligence in visoko{0}}podatkovne centre, bo nova generacija magnetnih-planarnih, termično optimiziranih,-združljivih s tekočinami-hitro postala običajna.
Tradicionalne filozofije oblikovanja, osredotočene izključno na zmanjšanje izgub in zmogljivost-zračnega hlajenja, bodo postopoma opuščene. Prihodnji tokovi načrtovanja bodo poudarjali toplotno pot, toplotno sklopitev, združljivost s tekočino, celovitost izolacije in EMC varnost kot enotno metodologijo.
Dobavitelji, ki so sposobni vključiti materiale, strukturo, embalažo in okoljske kvalifikacije v kohezivno strategijo oblikovanja, bodo pridobili konkurenčno prednost v naslednjem ciklu osveževanja strežnikov z umetno inteligenco in visoko{0}}zmogljivih platform za napajanje.
Tekočinsko hlajenje ne predstavlja le spremembe v toplotni tehnologiji, temveč temeljno preobrazbo v zasnovi napajalnih-komponent. Magnetne komponente se morajo razviti od preprostih pasivnih naprav do toplotno-kritičnih elementov, izdelanih za podporo hitrega prenosa toplote, dolgoročne-izpostavljenosti hladilni tekočini in visoke zanesljivosti.
Za proizvajalce-napajalne elektronike in dobavitelje magnetnih elementov bo zmožnost uravnovešanja učinkovitosti, toplotne zmogljivosti, zanesljivosti, skladnosti z elektromagnetno združljivostjo in možnosti izdelave določila njihovo konkurenčnost na hitro rastočih trgih-strežnikov z umetno inteligenco in-podatkovnih-centrov z visoko gostoto. V prihodnji generaciji arhitektur s tekočinskim-hlajenjem bodo magnetne komponente, oblikovane za toplotno učinkovitost in okoljsko robustnost, določile naslednji korak naprej v-sistemskem inženiringu energije.
