Im aktuellen Zeitalter der rasanten Entwicklung künstlicher Intelligenz (KI) und Cloud-Computing-Technologien führt die kontinuierliche iterative Verbesserung von KI-Modellen zu einem explosionsartigen Anstieg der Nachfrage nach intelligenter Rechenleistung. Autoritativen Daten zufolge wird die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate der intelligenten Rechenleistung in China in den nächsten fünf Jahren voraussichtlich 40 % erreichen. Dieser Trend hat eine Kettenreaktion ausgelöst: Einerseits steigt der Bedarf an Rechenleistung exponentiell an. Beispielsweise werden zum Trainieren eines 70-B-Modells mindestens 32 GB Videospeicher im FBFP8-Format benötigt. Andererseits steigt der Datendurchsatz stark an. Ein Cluster mit Tausenden von GPUs muss bis zu 2.88 EB Daten pro Tag verarbeiten, was der Übertragung von 34,000 4K-Filmen pro Sekunde entspricht. In diesem Zusammenhang ist die Energieeffizienz zu einem wichtigen Indikator für die Leistung von KI-Servern geworden. Die neue Generation von Flüssigkeitskühlungslösungen optimiert die Wärmeableitung und ermöglicht so ein zusätzliches Training von 3 Milliarden Modellen pro 10,000 Yuan Stromkosten. Damit wird sie zur Kerntechnologie für die Überwindung des Engpasses in der Branche.
KI-Modelle unterschiedlicher Größenordnung haben unterschiedliche Anforderungen an die Hardwarekonfiguration, was die Bedeutung von Flüssigkeitskühlungslösungen zusätzlich unterstreicht. Am Beispiel der Modelle der Deepseek-Serie eignet sich das Modell 7B für die Generierung einfacher Texte und einfacher Mensch-Maschine-Konversationen, und eine einzelne RTX 4090-Grafikkarte (mit 20 GB Videospeicher) kann diesen Anforderungen gerecht werden. Für Aufgaben wie komplexe logische Schlussfolgerungen und mehrsprachige Analysen benötigt das Modell 70B jedoch acht H8- oder A100-Grafikkarten mit je 100 GB (mit insgesamt 80 GB Videospeicher). Das noch größere Modell 180B benötigt bis zu 671 H32-, H100- oder H20-Grafikkarten mit einem Videospeicherbedarf von bis zu 200 TB. Mit zunehmender Komplexität der Modelle und Hardwaregröße hat sich auch der Stromverbrauch der Server deutlich erhöht, und die herkömmliche Luftkühlung reicht nicht mehr aus, um diesen Bedarf zu decken. Die Flüssigkeitskühlungstechnologie mit ihrer höheren Wärmeableitungseffizienz hat sich in der Branche allmählich durchgesetzt.
Das Flüssigkeitskühlungsdesign von KI-Servern wird technologisch weiterentwickelt, um den zunehmend strengeren Anforderungen an die Wärmeableitung gerecht zu werden. Die neue Designgeneration basiert auf einer mehrkanaligen, parallelen und mehrstufigen Shunt-Architektur. Durch den koordinierten Betrieb mehrerer Kühlkanäle wird das Risiko von Einzelfehlern reduziert und eine gleichmäßigere Durchflussverteilung erreicht, wodurch Wärmestauprobleme effektiv reduziert werden. Was die Hardwarestruktur betrifft, optimieren Designs wie integrierte Verteiler und Einzelkartenhalterungen aus Edelstahl die Anordnung auf begrenztem Raum. Die Kombination aus flexiblen Schläuchen und starren Rohren im Rohrleitungsdesign sorgt nicht nur für Flexibilität, sondern reduziert auch das Risiko von Flüssigkeitslecks. Darüber hinaus verbessert das Design von steckbaren Schnittstellen und Flüssigkeitskühlblöcken mit hohen Durchflussraten und mehreren Durchmessern die Wartungsfähigkeit und Wärmeableitungseffizienz des Systems weiter und bietet eine zuverlässige Garantie für den Einsatz von Servern mit hoher Dichte.
Neben der Verbesserung der Wärmeableitungsarchitektur ist auch die Forschung und Entwicklung spezieller Kühlflüssigkeiten von großer Bedeutung. Die Kühlflüssigkeit für hochdichte Plattenkühlsysteme muss mehrere Eigenschaften besitzen: Sie muss eine stabile Viskosität und thermische Leistung in einem weiten Temperaturbereich von -40 °C bis 120 °C aufrechterhalten und so eine effiziente Wärmeableitung in komplexen Strömungskanälen gewährleisten; sie muss eine ausgezeichnete Kompatibilität mit Metall- und Gummimaterialien aufweisen, um Korrosion und Leckagen zu vermeiden; sie muss nichtionische Korrosions- und Ioneninhibitoren verwenden, um die Ablagerung von Metallionen zu verhindern und einen langfristig stabilen Betrieb des Systems zu gewährleisten; und sie muss hohe Anforderungen an die elektrische Sicherheit und den Umweltschutz erfüllen. Diese Eigenschaften machen zusammen die zentrale Wettbewerbsfähigkeit der Kühlflüssigkeit aus und sind die Schlüsselelemente für die Effektivität der Flüssigkeitskühlungstechnologie.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von KI- und Cloud-Computing-Technologien wird die Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren und Servern eine immer wichtigere Rolle spielen. Die umfassende Innovation von der Hardwarearchitektur bis zum Kühlmedium bietet nicht nur Lösungen zur Wärmeableitung bei hohen Rechenleistungsanforderungen, sondern legt auch den Grundstein für die nachhaltige Entwicklung der Branche. In Zukunft wird die Flüssigkeitskühlung voraussichtlich weitere Engpässe überwinden, KI-Servern zu höherer Leistung und geringerem Energieverbrauch verhelfen und zu einer wichtigen technischen Unterstützung im Zeitalter der digitalen Wirtschaft werden.
