隨著人工智能（AI）技術(shù)的飛速發(fā)展，其對計算能力的需求呈指數(shù)級增長，這使得數(shù)據(jù)中心和高性能計算（HPC）設(shè)施面臨著前所未有的散熱挑戰(zhàn)。AI應(yīng)用的復(fù)雜性和多樣性導(dǎo)致了動態(tài)且不均勻的熱特性，傳統(tǒng)的單一冷卻方式已難以滿足其需求。在這種背景下，混合冷卻系統(tǒng)作為一種動態(tài)冷卻解決方案，憑借其靈活性、高效性和適應(yīng)性，逐漸成為滿足AI不斷變化熱需求的理想選擇。
人工智能的熱管理挑戰(zhàn)
人工智能的訓(xùn)練和推理過程需要大量的計算資源，尤其是深度學(xué)習(xí)模型，其訓(xùn)練過程可能涉及數(shù)百萬甚至數(shù)十億個參數(shù)的優(yōu)化。這些計算任務(wù)通常在高性能的GPU或?qū)Ｓ肁I芯片上運行，這些芯片在高負載下會產(chǎn)生大量的熱量。例如，Nvidia的某些高性能芯片可以在一個機架中提供高達138千瓦的功率，僅靠空氣冷卻已無法滿足其散熱需求。此外，AI工作負載的動態(tài)性意味著其熱產(chǎn)生模式會隨著任務(wù)的不同而變化，這進一步增加了散熱的復(fù)雜性。
混合冷卻系統(tǒng)的優(yōu)勢
混合冷卻系統(tǒng)結(jié)合了多種冷卻技術(shù)的優(yōu)點，以應(yīng)對AI的復(fù)雜熱需求。常見的混合冷卻技術(shù)包括風(fēng)冷、液冷和自然冷卻的組合。例如，維諦技術(shù)（Vertiv）推出的360AI混合制冷方案，通過“風(fēng)冷+液冷+自然冷”的組合，覆蓋從服務(wù)器到房間、再到戶外的全鏈路制冷路徑。這種混合系統(tǒng)可以根據(jù)AI工作負載的動態(tài)變化靈活調(diào)整冷卻策略，確保在需要的地方實現(xiàn)高效、針對性的冷卻。
靈活性
混合冷卻系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的工作負載和環(huán)境條件靈活調(diào)整冷卻方式。例如，在低負載或環(huán)境溫度較低時，可以主要依賴風(fēng)冷或自然冷卻；而在高負載或高溫環(huán)境下，則可以通過液冷提供更強大的散熱能力。這種靈活性使得混合冷卻系統(tǒng)能夠適應(yīng)AI應(yīng)用的動態(tài)變化，同時優(yōu)化能效。
高效性
液冷技術(shù)在熱傳遞方面比傳統(tǒng)空氣冷卻更有效，能夠快速將熱量從熱源傳遞到冷卻液中。例如，冷板液冷和浸沒式液冷等液冷方案可以精準(zhǔn)應(yīng)對AI計算核心的熱源問題。此外，混合冷卻系統(tǒng)還可以通過智能控制算法，根據(jù)實時熱需求動態(tài)分配冷卻資源，進一步提高冷卻效率。
適應(yīng)性
混合冷卻系統(tǒng)不僅能夠適應(yīng)不同的工作負載，還可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境條件進行定制。例如，一些混合冷卻系統(tǒng)可以捕獲并再利用AI硬件產(chǎn)生的廢熱，將其用于加熱辦公空間或提供熱水，從而提高整體能效和可持續(xù)性。此外，混合冷卻系統(tǒng)還可以減少對國家電網(wǎng)的影響，降低運營成本。
混合冷卻系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)
液冷技術(shù)
液冷技術(shù)是混合冷卻系統(tǒng)的核心組成部分之一，主要包括冷板液冷和浸沒式液冷。冷板液冷通過在芯片或模塊上安裝冷板，將熱量直接傳遞到冷卻液中。浸沒式液冷則是將整個計算模塊浸沒在冷卻液中，通過液體的對流和傳導(dǎo)將熱量帶走。液冷技術(shù)具有高熱傳遞效率和低熱阻的特點，能夠有效應(yīng)對AI芯片的高熱密度問題。
風(fēng)冷技術(shù)
風(fēng)冷技術(shù)在混合冷卻系統(tǒng)中仍然發(fā)揮著重要作用，尤其是在低負載或輔助散熱場景中。全變頻風(fēng)冷氟泵解決方案可以滿足房間級遠端制冷和列間級近端制冷等不同需求。通過“預(yù)冷+補冷”的混動雙擎技術(shù)，風(fēng)冷系統(tǒng)可以釋放自然冷源的價值，提升系統(tǒng)能效。
智能控制算法
混合冷卻系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵組成部分是智能控制算法。通過利用人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，智能控制算法可以根據(jù)實時熱需求動態(tài)調(diào)整冷卻資源的分配。例如，AI算法可以預(yù)測AI工作負載的變化趨勢，并提前調(diào)整冷卻策略，以確保系統(tǒng)在高效運行的同時，避免過度冷卻或冷卻不足。
混合冷卻系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，混合冷卻系統(tǒng)也在不斷創(chuàng)新和優(yōu)化。例如，佐治亞理工提出了一種將芯片本身轉(zhuǎn)化為冷卻結(jié)構(gòu)的方法。通過在芯片上構(gòu)建微鰭片散熱器和硅柱液冷路徑，這種設(shè)計可以將冷卻能力提高到300W/cm2。此外，混合鍵合技術(shù)和背面供電網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，這些技術(shù)不僅可以提高散熱效率，還可以降低熱應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋風(fēng)險。
混合冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用案例
混合冷卻系統(tǒng)已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到了應(yīng)用。例如，維諦技術(shù)（Vertiv）的CoolLoop Trim Cooler是一種節(jié)能且節(jié)省空間的解決方案，旨在應(yīng)對人工智能和高性能計算應(yīng)用中常見的水溫波動。該系統(tǒng)支持高達40°C的供水溫度波動和在45°C下的冷板功能。此外，三星在CES 2025上推出了一款集成“AI混合冷卻技術(shù)”的冰箱。這款冰箱通過結(jié)合傳統(tǒng)的壓縮機和帕爾貼模塊，實現(xiàn)了智能化的溫控系統(tǒng)。在AI工作負載較高的情況下，帕爾貼模塊會自動啟動，迅速降低內(nèi)部溫度。這種混合冷卻技術(shù)不僅提高了冰箱的能效，還增加了內(nèi)部可用空間。
總結(jié)
混合冷卻系統(tǒng)作為一種動態(tài)冷卻解決方案，憑借其靈活性、高效性和適應(yīng)性，能夠有效滿足人工智能不斷變化的熱需求。通過結(jié)合液冷、風(fēng)冷和自然冷卻等多種技術(shù)，混合冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)實時熱需求動態(tài)調(diào)整冷卻策略，確保系統(tǒng)在高效運行的同時，優(yōu)化能效和成本。隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，混合冷卻系統(tǒng)將繼續(xù)創(chuàng)新和優(yōu)化，為人工智能的未來發(fā)展提供可靠的熱管理支持。
免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責(zé)任。任何單位或個人認為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實內(nèi)容時，應(yīng)及時向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細侵權(quán)或不實情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。
