همانطور که چگالی توان سرور هوش مصنوعی همچنان در حال افزایش است، معماریهای خنککننده هوای سنتی{0}}به محدودیتهای حرارتی خود نزدیک میشوند. راهحلهای خنککننده مایع به سرعت در خوشههای گرافیکی-با چگالی بالا و ASIC جذب میشوند و رویکرد مؤثرتری برای مدیریت حرارتی ارائه میدهند. این تغییر نه تنها مستلزم طراحی مجدد معماریهای قدرت است، بلکه چالشها و فرصتهای{{6} جدیدی را بر توسعه اجزای مغناطیسی تحمیل میکند. این مقاله بررسی میکند که چگونه اجزای مغناطیسی باید از طریق مواد جدید، ساختارهای حرارتی{8}بهینهسازیشده، و بستهبندیهای سازگار با مایع-برای برآورده کردن نیازهای سیستمهای پیشرفته خنکشده با مایع{10}} تکامل یابند.
افزایش چگالی حرارتی در سرورهای هوش مصنوعی باعث ناکافی بودن خنک کننده هوا می شود
در سیستمهای آموزشی هوش مصنوعی مدرن، سطوح قدرت یک سرور از چند صد وات به ۲ تا ۳ کیلووات رسیده است، در حالی که مصرف کامل رک میتواند به ۶۰ تا ۱۰۰ کیلووات برسد. این افزایشها منجر به چگالی حرارتی بسیار بالاتری نسبت به سختافزار مرکز دادههای مرسوم میشود.
در پاسخ،-سیستمهای خنککننده مایع-سرد-خنککننده مایع صفحهای و خنککننده غوطهوری-با سرعت فزایندهای به کار گرفته میشوند، ظرفیت شار حرارتی{4} بالاتر، PUE کمتر، و عملکرد پایدارتر برای خوشههای سرور متراکم ارائه میدهند.
این تکامل در معماری حرارتی، طراحان سیستم را مجبور میکند تا همه اجزای مهم حرارتی-بهویژه مراحل قدرت و اجزای مغناطیسی را دوباره ارزیابی کنند. برای تامین کنندگان مغناطیسی، این محیط هم چالش های مهندسی و هم پتانسیل نوآوری قابل توجهی را ارائه می دهد.
پارادایم طراحی جدید: از "کاهش تلفات" تا "بهینه سازی مسیر حرارتی + سازگاری مایع"
در معماری خنک{0}مایع، کاهش تلفات هسته و مس دیگر کافی نیست:
مهندسی مسیر حرارتی{0}}به اولویت طراحی تبدیل میشود. هسته ها و سیم پیچ های مغناطیسی باید طوری ساختاری داشته باشند که گرما را به سرعت به سمت صفحات سرد یا رابط های خنک کننده هدایت کنند. تکنیکها شامل{3}دریچههای هسته، لولههای مسی تعبیهشده بهعنوان پلهای حرارتی، و شیاربندی دیواره جانبی برای قرار دادن پدهای سیلیکونی رسانای حرارتی برای انتقال سریع حرارت است.
ساختارهای مغناطیسی مسطح و مسطح ترجیح داده می شوند. در مقایسه با هستههای سنتی PQ یا EE، طرحهای مسطح مناطق تماس بزرگتری را با صفحات سرد ارائه میدهند که امکان اتصال حرارتی عالی-یک مزیت کلیدی در سیستمهای- خنکشونده مایع را فراهم میکند.
مواد و کپسولاسیون نیاز به ارتقا دارند. لاک عایق استاندارد، پلاستیک ها و چسب های ساختاری ممکن است در مواجهه با مایع خنک کننده متورم، تخریب یا لایه لایه شوند. طرحهای نسل جدید به مواد مقاوم در برابر خوردگی-و روشهای کپسولهسازی بهینهشده برای محیطهای غوطهوری یا سرد{4} نیاز دارند. برخی از تامین کنندگان حتی مرزهای دانه های هسته را با اکسیدهای ضد خورنده اصلاح می کنند تا دوام طولانی مدت را افزایش دهند.
به طور خلاصه،اجزای مغناطیسیدر حال تبدیل شدن از "دستگاه های بهینه سازی الکتریکی" به اجزای حرارتی مهندسی شده مشترک-که با سیستم های خنک کننده، توپولوژی های قدرت، و مکانیک سرور برای دستیابی به تعادل حرارتی در سطح سیستم کار می کنند.
چالش های مهندسی و موانع فنی
مدیریت حرارتی در مقابل EMI و عایق. معرفی لولههای مسی یا پلهای حرارتی انتقال حرارت را تسریع میکند، اما EMI و چالشهای جداسازی را نیز ایجاد میکند. طراحان باید رسانایی حرارتی را با ایزوله مغناطیسی و محدودیت های EMC متعادل کنند.
قابلیت اطمینان مواد در محیط های خنک کننده. هستهها، کپسولکنندهها، لاک عایقها و مواد گلدانی باید در معرض{1}مدت قرار گرفتن در معرض خنککننده، چرخه حرارتی و فعل و انفعالات شیمیایی احتمالی مقاومت کنند. بسیاری از مواد هنوز تحت صلاحیت طولانی مدت هستند.
افزایش پیچیدگی تولید هستههای مسطح، طرحهای دیافراگم و ساختارهای{1}}پل حرارتی نیازمندیهای فرآیندی سختتر را معرفی میکنند. علم مواد، کپسولاسیون، طراحی رابط حرارتی-و دقت مکانیکی، همگی نقش مهمی در دستیابی به ثبات و قابلیت اطمینان دارند.
فقط تامین کنندگانی که تخصص ترکیبی در مواد مغناطیسی، مهندسی حرارتی، محفظه سازی سازگار با مایع-و ایمنی EMC/عایق دارند، برای ارائه راه حل های قابل اعتماد برای سیستم های قدرت-مایع خنک می شوند.
چشم انداز صنعت: مغناطیسی مایع-به استاندارد جدیدی برای قدرت سرور AI تبدیل خواهد شد
بر اساس بازخورد از-سازندگان قطعات مغناطیسی و طراحان سیستم قدرت-:
با نفوذ خنککننده مایع به سرورهای هوش مصنوعی و{0}}مراکز داده با چگالی بالا، نسل جدیدی از مغناطیسیها-مسطح، بهینهسازی حرارتی،-سازگار-بهسرعت به جریان اصلی تبدیل میشوند.
فلسفههای طراحی سنتی که صرفاً بر کاهش تلفات و{0}}عملکرد خنککننده هوا متمرکز است، حذف خواهند شد. جریان های طراحی آینده بر مسیر حرارتی، جفت حرارتی، سازگاری مایعات، یکپارچگی عایق و ایمنی EMC به عنوان یک روش یکپارچه تاکید خواهند کرد.
تأمینکنندگانی که قادر به ادغام مواد، ساختار، بستهبندی و شرایط محیطی در یک استراتژی طراحی منسجم هستند، در چرخه بهروزرسانی بعدی سرور هوش مصنوعی و پلتفرمهای قدرت{0} با عملکرد بالا، مزیت رقابتی کسب خواهند کرد.
خنک کننده مایع صرفاً یک تغییر در فناوری حرارتی نیست، بلکه یک تغییر اساسی در طراحی اجزای قدرت-است. اجزای مغناطیسی باید از دستگاههای غیرفعال ساده به عناصر{2}}حرارتی حیاتی تبدیل شوند که برای پشتیبانی از انتقال سریع حرارت، قرار گرفتن در معرض طولانیمدت مایع خنککننده، و قابلیت اطمینان بالا طراحی شدهاند.
برای تولیدکنندگان-الکترونیک برق و تأمینکنندگان مغناطیسی، توانایی متعادل کردن راندمان، عملکرد حرارتی، قابلیت اطمینان، انطباق با EMC و قابلیت ساخت، رقابتپذیری آنها را در بازارهای در حال گسترش سریع هوش مصنوعی-سرور و مرکز داده با چگالی بالا{3} تعیین میکند. در نسل آینده معماریهای خنکشده مایع، اجزای مغناطیسی طراحیشده برای کارایی حرارتی و استحکام محیطی، جهش بعدی را در مهندسی سیستم-قدرت تعریف خواهند کرد.
