Плотность серверных стоек в дата-центрах быстро растет. Чтобы справляться с нагрузками от ИИ и других задач высокопроизводительных вычислений, туда упаковывают все больше мощности. Из-за этого каждая стойка потребляет дополнительные киловатты и выделяет больше тепла. Системы охлаждения с трудом угнаться за такими темпами.
Восемь лет назад средняя стойка брала 6 кВт, а сейчас уже поставляют с 270 кВт, отмечает Дэвид Холмс, глобальный технический директор по отраслям в Dell Technologies. В следующем году появятся 480 кВт, а через два года дойдут до мегаваттных стоек.
Швейцарская компания Corintis создает технологию микрофлюидики: вода или другая жидкость подается прямо к перегретым участкам чипа. В недавних тестах с Microsoft серверы под нагрузкой от программы Teams для видеоконференций отводили тепло втрое эффективнее, чем другие методы охлаждения. По сравнению с воздушным охлаждением температура чипов упала более чем на 80 процентов.
Как микрофлюидика повышает производительность чипов
Чем ниже температура чипа, тем быстрее он обрабатывает команды, растет общая производительность. Такие чипы экономичнее по энергопотреблению и реже выходят из строя. Плюс можно поднять температуру воздуха для охлаждения, что сделает дата-центр эффективнее: меньше нагрузки на чиллеры и расход жидкости.
Точное направление потока жидкости к самым горячим зонам чипа сильно снижает нужный объем воды. Сейчас стандарт — около 1,5 литра в минуту на киловатт. Чипы уже подходят к 10 кВт, так что скоро на один чип уйдет 15 литров в минуту. Это беспокоит жителей, где планируют гигантские "фабрики ИИ" с миллионами GPU.
Нужна оптимизированная жидкостная система охлаждения под каждый чип, чтобы каждая капля попадала куда надо, подчеркивает Ремко ван Эрп, сооснователь и CEO Corintis.
Программное обеспечение Corintis моделирует и оптимизирует сеть микроскопических каналов на холодных плитах. Как артерии, вены и капилляры в человеческом теле, идеальный дизайн для каждого чипа — это сложная сеть точно сформированных каналов.
Corintis наращивает возможности аддитивного производства, чтобы массово выпускать медные детали с каналами шириной около 70 микрометров — как человеческий волос. Их холодные плиты подходят к современным жидкостным системам охлаждения.
Компания ожидает улучшения результатов на 25 процентов минимум. Если работать с производителями чипов и вырезать каналы прямо в кремнии, удастся достичь десятикратного прироста охлаждения.
Развитие жидкостного охлаждения для чипов ИИ
Жидкостное охлаждение давно известно. Например, мейнфрейм IBM 360 охлаждали водой более полувека назад. Сегодня соревнуются погружные системы — когда стойки или целые ряды утапливают в жидкость, — и прямое охлаждение чипов — когда жидкость идет к холодной плите на чипе.
Погружное охлаждение пока не готово к массовому применению. Прямое охлаждение чипов уже широко используют для GPU, но оно затрагивает только поверхность.
Текущее жидкостное охлаждение — универсальное решение с простыми конструкциями, не подогнанными под чип, из-за чего теплоотвод слабый, объясняет ван Эрп. Идеал — сеть микроканалов, точно адаптированных под чип, чтобы направлять хладагент в ключевые зоны.
Corintis сотрудничает с производителями чипов над лучшими конструкциями. Их платформа теплового эмулирования позволяет программировать рассеивание тепла на тестовых кремниевых чипах с разрешением в миллиметр, а потом измерять температуру после установки охлаждения. Так компания связывает проектирование чипов и систем охлаждения, помогая создавать будущие чипы для ИИ с отличными тепловыми характеристиками.
Дальше — слить эти процессы воедино. Сейчас чип и охлаждение — отдельные части, а интерфейс между ними — главное узкое место для отвода тепла, говорит ван Эрп.
Для десятикратного улучшения Corintis делает ставку на полную интеграцию: микрофлюидные каналы выгравируют прямо внутри корпуса микропроцессора, а не на внешних плитах.
Corintis уже выпустила свыше 10 тысяч медных холодных плит и планирует миллион к концу 2026 года. В Швейцарии работает прототипная линия для каналов внутри чипов, а не на плитах — это для малых партий, чтобы показать концепции, которые потом передадут производителям чипов и плит.
Сразу после публикации тестов с Teams от Microsoft компания объявила об этих планах. Плюс открывает офисы в США для местных клиентов и инженерный центр в Мюнхене, Германия. Еще завершила раунд Series A на 24 миллиона долларов под руководством BlueYard Capital и других инвесторов.