I. Làm mát bằng chất lỏng đã chuyển từ "Tùy chọn" sang "Cần thiết"

 

1. Nhu cầu về năng lượng tính toán và mô-đun quang học tăng vọt

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của trí tuệ nhân tạo (AI), nhu cầu về sức mạnh tính toán đã đạt đến mức cao chưa từng thấy. Sự xuất hiện của các mô hình lớn, chẳng hạn như những mô hình được sử dụng trong ChatGPT của OpenAI, đã tạo ra khoảng cách đáng kể về sức mạnh tính toán cần thiết. OpenAI báo cáo rằng tốc độ tăng trưởng của sức mạnh tính toán mô hình vượt xa những tiến bộ trong phần cứng AI gấp 10 lần. Khi các mô hình lớn mở rộng tới hàng nghìn tỷ tham số, nhu cầu cải thiện hiệu suất từ ​​chip đào tạo AI đã trở nên quan trọng, thúc đẩy kỳ vọng về việc truyền dữ liệu nhanh hơn.

 

Sự tăng trưởng theo cấp số nhân về quy mô điện toán đã khiến khả năng kết nối trong các trung tâm dữ liệu trở thành vấn đề trọng tâm. Khi quá trình đào tạo AI tiến triển, những hạn chế của điện toán thẻ/máy chủ đơn lẻ đang trở nên rõ ràng. Khả năng kết nối giữa chip với chip đã nổi lên như một ưu tiên, đòi hỏi các mô-đun quang tốc độ cao và hiệu quả để tạo điều kiện trao đổi dữ liệu nhanh chóng. Do đó, việc triển khai các mô-đun quang tốc độ cao là điều cần thiết để nâng cao hiệu quả kết nối, đặc biệt khi các trung tâm dữ liệu nâng cấp kiến ​​trúc sức mạnh tính toán của chúng.

 

▲ Mô-đun quang hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao trong trung tâm dữ liệu

2. Bước ngoặt của tản nhiệt bằng chất lỏng

Làm mát bằng chất lỏng sẵn sàng trở thành yếu tố quan trọng tiếp theo trong cơ sở hạ tầng AI, song song với sự phát triển của các mô-đun quang học. Khi các sản phẩm điện tử tiếp tục phát triển, nhu cầu về hệ thống làm mát hiệu quả ngày càng trở nên không thể phủ nhận. Ngay khi quỹ đạo của các mô-đun quang học chuyển từ hạng sang sang nhu cầu thiết yếu, công nghệ làm mát bằng chất lỏng cũng theo sau.

 

Trong lịch sử, các giải pháp làm mát đã phát triển từ các phương pháp thụ động như làm mát không khí tự nhiên và tản nhiệt đến các công nghệ tiên tiến hơn, bao gồm điều hòa không khí và cuối cùng là làm mát bằng chất lỏng. Quá trình chuyển đổi này phản ánh một xu hướng rộng lớn hơn trong lĩnh vực điện tử, trong đó quản lý nhiệt là điều tối quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu và tuổi thọ của các bộ phận.

 

3. Tại sao làm mát bằng chất lỏng lại cần thiết

Khoai tây chiên

Tác động của nhiệt độ môi trường lên chip bán dẫn là rất quan trọng. Nhiệt độ tăng cao có thể làm giảm đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của các linh kiện điện tử. Môi trường nhiệt độ cao dẫn đến sự giãn nở nhiệt trong các vật liệu như tụ điện và điện trở, có thể gây ra hỏng hóc cơ học và cản trở hoạt động bình thường. Theo báo cáo từ ANJIE, hệ thống làm mát không khí truyền thống chỉ có thể quản lý khả năng tản nhiệt lên tới 800W, một ngưỡng đang bị một số sản phẩm của NVIDIA vượt qua.

 

Trung tâm dữ liệu

Các trung tâm dữ liệu làm mát bằng không khí thường hỗ trợ mật độ 8-10 kW trên mỗi tủ. Tuy nhiên, do công suất tính toán của cụm AI dự kiến ​​sẽ đạt 20-50 kW mỗi tủ vào năm 2025 nên những hạn chế của việc làm mát không khí trở nên rõ ràng. Mật độ năng lượng ngày càng tăng đòi hỏi các phương pháp làm mát hiệu quả hơn, định vị làm mát bằng chất lỏng là giải pháp thay thế ưu việt.

 

▲ Trung tâm dữ liệu AI mật độ cao sử dụng công nghệ làm mát bằng chất lỏng

 

 

II. Chính sách làm mát bằng chất lỏng Bơm “chất kích thích” vào thị trường

 

PUE (Hiệu quả sử dụng năng lượng) đóng vai trò là thước đo chính để đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của các trung tâm dữ liệu. PUE thấp hơn cho thấy trung tâm dữ liệu xanh hơn, hiệu quả hơn vì nó phản ánh tỷ lệ tổng năng lượng tiêu thụ của một cơ sở so với tổng năng lượng tiêu thụ chỉ bởi tải CNTT. Ở các trung tâm dữ liệu điển hình, thiết bị CNTT chiếm khoảng 50% mức tiêu thụ năng lượng, trong khi hệ thống làm mát đóng góp khoảng 35%.

 

Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có xu hướng thể hiện giá trị PUE thấp hơn đáng kể so với làm mát bằng không khí truyền thống. Ví dụ, trong khi hệ thống làm mát bằng không khí truyền thống duy trì PUE ở mức khoảng 1,3 thì các phương pháp làm mát bằng chất lỏng có thể giảm mức này xuống từ 1,05 đến 1,2, tùy thuộc vào công nghệ cụ thể được sử dụng.

 

▲ So sánh PUE giữa công nghệ làm mát không khí và làm mát bằng chất lỏng

 

 

III. Chiến lược tăng trưởng của Vertiv thông qua làm mát bằng chất lỏng

 

Vertiv đã có những bước tiến đáng kể trong việc nâng cao khả năng làm mát bằng chất lỏng với việc mua lại CoolTera. Công ty có trụ sở tại Vương quốc Anh này chuyên về cơ sở hạ tầng làm mát bằng chất lỏng và đã hợp tác với Vertiv trong nhiều năm trong nhiều dự án trung tâm dữ liệu và siêu máy tính. Việc mua lại này dự kiến ​​sẽ củng cố vị thế của Vertiv trên thị trường quản lý nhiệt, cho phép công ty cung cấp các giải pháp mạnh mẽ hơn phù hợp với nhu cầu ngày càng tăng của các trung tâm dữ liệu.

 

 

IV. Chuỗi giá trị cốt lõi của làm mát bằng chất lỏng

1. Tìm hiểu về tản nhiệt bằng chất lỏng

Làm mát bằng chất lỏng đề cập đến các phương pháp được sử dụng để duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu cho hệ thống máy tính. Bằng cách tận dụng nhiệt dung riêng cao của chất lỏng, công nghệ này truyền nhiệt do các bộ phận bên trong tạo ra ra môi trường bên ngoài một cách hiệu quả. Hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể được phân loại thành kỹ thuật làm mát trực tiếp và gián tiếp. Làm mát gián tiếp, chẳng hạn như hệ thống tấm lạnh, đảm bảo rằng chất lỏng làm mát không tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận được làm nóng, trong khi các phương pháp làm mát trực tiếp bao gồm làm mát ngâm, trong đó môi trường làm mát tương tác trực tiếp với các bộ phận được làm nóng.

 

2. Hệ sinh thái công nghiệp làm mát bằng chất lỏng: Hệ thống tấm lạnh

Ngành công nghiệp làm mát bằng chất lỏng bao gồm nhiều thành phần và hệ thống khác nhau, bao gồm:

• Đơn vị RCM (Cung cấp và trả lại chất làm lạnh):Các đơn vị này quản lý việc phân phối và thu gom chất làm lạnh trong tủ làm mát bằng chất lỏng.
• Đơn vị phân phối làm mát (CDU):CDU tạo điều kiện thuận lợi cho việc tách chất làm lạnh đi vào các thành phần tấm lạnh khỏi nước làm mát ở phía nguồn lạnh.
• LCM (Mô-đun tuần hoàn chất lỏng):Các mô-đun này quản lý việc vận chuyển và trả lại chất làm lạnh trong toàn bộ hệ thống làm mát.

 

Chất làm lạnh được sử dụng có thể khác nhau, với các lựa chọn bao gồm nước khử ion và dung dịch gốc glycol, cả hai đều góp phần truyền nhiệt hiệu quả.

 

▲ Tổng quan về hệ sinh thái làm mát bằng chất lỏng trong trung tâm dữ liệu

 

 

V. Xác định các công ty được hưởng lợi trong chuỗi cung ứng làm mát bằng chất lỏng

1. Công ty được hưởng lợi: Các thành phần bên trong máy chủ

Chuỗi cung ứng làm mát bằng chất lỏng có thể được chia thành ba loại chính: linh kiện máy chủ nội bộ, cấu trúc làm mát bằng chất lỏng và nhà cung cấp cơ sở hạ tầng làm mát bằng chất lỏng. Các bộ phận bên trong bao gồm hệ thống tấm lạnh và ngắt kết nối nhanh, rất quan trọng để nâng cao hiệu suất của chip AI công suất cao. Các công ty như Huawei và NVIDIA là những công ty chủ chốt trong lĩnh vực này.

 

2. Cấu trúc làm mát bằng chất lỏng

Cấu trúc làm mát bằng chất lỏng bao gồm các nhà cung cấp giải pháp toàn chuỗi và nhà sản xuất máy chủ. Các nhà cung cấp toàn chuỗi, như Vertiv, cung cấp các giải pháp toàn diện nhưng có thể không cung cấp máy chủ trực tiếp, đòi hỏi phải hợp tác với các nhà sản xuất chip.

 

3. IDC Xây dựng

Các nhà sản xuất IDC chịu trách nhiệm xây dựng trung tâm dữ liệu và phát triển các giải pháp làm mát bằng chất lỏng phù hợp với nhu cầu của khách hàng. Các nhà sản xuất này sẽ ngày càng tích hợp nhiều công nghệ làm mát bằng chất lỏng vào thiết kế của mình để tối ưu hóa hiệu suất.

 

4. Nhà cung cấp cơ sở hạ tầng

Các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng cung cấp các bộ phận làm mát bằng chất lỏng cụ thể như CDU và LCM. Khi nhu cầu về những công nghệ này tăng lên, người ta dự đoán rằng cả số lượng và giá cả của những sản phẩm này sẽ tăng, phản ánh tầm quan trọng ngày càng tăng của việc làm mát bằng chất lỏng trong thiết kế trung tâm dữ liệu.

 

 

Phần kết luận

 

Sự chuyển đổi từ làm mát bằng không khí sang làm mát bằng chất lỏng trong cơ sở hạ tầng AI không chỉ là một xu hướng mà còn là một sự phát triển thiết yếu do nhu cầu điện toán ngày càng tăng. Với sự phổ biến của các mô hình lớn và nhu cầu quản lý nhiệt hiệu quả, công nghệ làm mát bằng chất lỏng sẽ đóng một vai trò then chốt trong tương lai của các trung tâm dữ liệu. Khi các công ty như Vertiv nâng cao năng lực của mình thông qua việc mua lại và hợp tác chiến lược, thị trường làm mát bằng chất lỏng đã sẵn sàng cho sự tăng trưởng đáng kể. Quá trình chuyển đổi này cuối cùng sẽ góp phần tạo ra môi trường điện toán hiệu quả, bền vững và hiệu suất cao hơn.